Open Access
Access granted
Subscription Access
Vol 50, No 2 (2024)
Articles
Высокотемпературная графитизация алмаза при термообработке на воздухе и в вакууме
Abstract
В работе изучены морфологические и структурные изменения, происходящие при графитизации синтетического алмазного порошка (с высоким огранением граней) и микропорошка, при термообработке на воздухе при температуре до 1000°C и в вакууме при температуре до 1600°C. Наиболее развитыми гранями исходных кристаллов алмаза являются октаэдрические {111} и кубические {100} грани. Установлено, что графитизация начинается с вершин и ребер кристаллов. Грани {111} более подвержены графитизации, чем грани {100}. Морфологический анализ графитированного алмаза АС160 на воздухе помог изучить кинетику графитизации: рост дентритных графитовых кристаллов и образования «ямок графитизации» на поверхности граней алмаза. Впервые показано, что на разных гранях алмаза формируется графит разной формы с разной скоростью, так на гранях {111} формируется и растет графит в виде треугольников, а на гранях {100} — в виде квадратов. При высокой температуре наблюдается объемная графитизация алмазных частиц, сопровождаемая их разрушением, в основном по ступеням роста.
115-134
Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K3, K4, K6 для самосборки кристаллических структур RbNa8Ga3As6-oP72, Sr2Ca4In3Ge6-oP56, Sr8Li4In4Ge8-oP24
Abstract
С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур RbNa8Ga3As6-oP72 (a = 22.843Å, b = 4.789 c = 16.861 Å, V = 1844.6 Å3, Pnma), Sr2Ca4In3Ge6-oP56 (a = 13.243 Å, b = 4.460 Å, c = 23.505 Å, V = 1388.47 Å3, Pnma), Sr8Li4In4Ge8-oP24 (a = 7.503, b = 4.619 Å, c = 17.473 Å, V = 605.6 Å3, Pnma). Для кристаллической структуры RbNa8Ga3As6-oP72 установлены 93 варианта кластерного представления 3D-атомной сетки с числом структурных единиц 3, 4 и 6. Рассмотрен вариант самосборки с участием трех типов кластеров-прекурсоров: из сдвоенных тетраэдров K6(4a) = 0@ 6 (Rb2Na2As2) и K6(4b) = 0@ 6 (Na4As2) с симметрией g = –1, тетраэдра K4(8d) = 0@4(Na3As), двух тройных колец K3–1 = 0@ 3(NaGaAs), и атомов-спейсеров Ga и As. Для кристаллической структуры Sr2Ca4In3Ge6-oP56 установлены 43 варианта кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 3, 4 и 6. Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием 3 типов кластеров-прекурсоров из сдвоенных тетраэдров K6(4a) = 0@ 6 (Sr2In2Ge2) и K6(4b) = 0@ 6 (Ca2In2Ge2) с симметрией g = –1, сдвоенных тетраэдров K6(4c) = 0@ 6 (SrCa2InGe2) и атомов-спейсеров Ge2 и Ge4. Для кристаллической структуры Sr8Li4In4Ge8-oP24 установлены 3 варианта кластерного представления 3D-атомной сетки с двумя структурными единицами. Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием двух типов кластеров-прекурсоров в виде сдвоенных тетраэдров K6 = (Sr2Li2Ge2) с симметрией g = –1 и тройных колец K3 = 0@3 (SrInGe).
Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D-структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.
135-148
Кластерная самоорганизация интерметаллических систем: кластеры-прекурсоры K13, K11, K4, K3 для самосборки кристаллических структур Ce56Ni24Si44-mS124 и Ba10La2Si12-oP48
Abstract
С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлен комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур Ce56Ni24Si44-mS124 (a = 34.08 Å, b = 4.245 Å, c = 21.37 Å, β = 113.52(3) °, V = 2835.14 Å3, C12/m1) и Ba10La2Si12-oP48 (a = 17.144, b = 4.876, c = 17.910 Å, V = 1497.46 Å3, Pnma). Для кристаллической структуры Ce56Ni24Si44-mS124 установлены 5511 вариантов кластерного представления 3D-атомной сетки с числом структурных единиц 5 (28 вариантов), 6 (943 варианта), 7 (2316 вариантов), 8 (1704 варианта), 9 (520 вариантов). Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры из образующих упаковки трех типов кластеров-прекурсоров K13 = 0@13 (Ce6CeNi2Si4), K4 = 0@ 4(Ce2NiSi), K3 = 0@ 3(CeNiSi) и атомов-спейсеров Si. Для кристаллической структуры Ba10La2Si12-oP48 установлен 21 вариант кластерного представления 3D-атомной сетки с числом структурных единиц 2 и 3. Рассмотрен вариант самосборки кристаллической структуры с участием образующих упаковки кластеров-прекурсоров K11 = 0@11(Ba5LaSi5) и атомов-спейсеров Si. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D-структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.
149-159
Влияние элементного состава стекол на методологию их подбора для конструирования смотровых радиационно-защитных окон
Abstract
Предложена методология подбора стекол для конструирования смотровых радиационно-защитных окон (СРЗО) с высокой кратностью ослабления фотонного ионизирующего излучения, приемлемой пропускающей способностью и повышенным эффективным показателем преломления, в основе которой лежит учет влияния элементного состава стекол на их характеристики ослабления рентгеновского и гамма-излучения. Высказано предположение о целесообразности конструировать разные СРЗО для диапазонов энергий квантов высокоэнергетического ионизирующего излучения от 1.0 до 3.0 МэВ и от 0.2 до 1.0 МэВ. Предложено 2 приемлемых варианта СРЗО: кроново-флинтовый на основе пары стекол ТКН1 — ТФ200, чисто кроновый на базе стекла ТКН1.
160-171
Исследование химической устойчивости боросиликатных стекол с пониженной температурой плавления, разрабатываемых для удаляемого малогабаритного плавителя дизайна ФГУП «ПО «Маяк», методом симплексного планирования
Abstract
В данной статье приведены результаты исследований 15 боросиликатных стекол с пониженной температурой варки разных составов с помощью метода математического планирования на симплексе. Для каждого стекла определены температура варки, однородность, а также скорость и степень выщелачивания в соответствии с ГОСТ Р 52126–2003 [1] и НП-019-2015 [2]. На основании полученных данных построены математические модели. В результате исследований определена наиболее перспективная область для дальнейшего исследования и разработки состава боросиликатного стекла для удаляемого малогабаритного плавителя дизайна ФГУП «ПО «Маяк».
172-187
Синтез свинецсодержащих стеклокристаллических материалов с различными нуклеаторами кристаллизации
Abstract
Синтезированы Ce-, Nd- и Er-содержащие стекла на основе двойной системы РbО–SiO2. Исследован процесс массовой кристаллизации для получения стеклокристаллических (ситаллы) материалов в результате их термообработки при различных температурах. Разработаны составы ситаллов с указанными нуклеаторами кристаллизации. Установлено, что синтезирован стеклокристаллический материал с улучшенными физико-химическими свойствами при сравнительно низких температурах кристаллизации (750°С).
188-197
Термическое поведение перовскитоподобных фаз в системе GdAlO3–SrO
Abstract
Приводятся результаты исследования разреза GdAlO3–SrO, который является одним из внутренних сечений тройной системы Gd2O3–SrO–Al2O3. В разрезе GdAlO3–SrO синтезировано три тройных соединения — Gd2SrAl2O7, GdSrAlO4, GdSr2AlO5, кристаллизующихся в тетрагональной сингонии. Систематизированы данные о механизме их твердофазного образования. Представлены результаты термической устойчивости перовскитоподобных фаз в системе GdAlO3–SrO в широком интервале температур 1100–1800°C на воздухе. Установлен конгруэнтный характер плавления сложных оксидов Gd2SrAl2O7, GdSrAlO4, GdSr2AlO5, и определены их температуры плавления.
198-204
Термическое расширение синтетического аналога маттеучита NaHSO4·H2O и α–NaHSO4
Abstract
Изучено термическое поведение водного сульфата NaHSO4·H2O и продукта его дегидратации α–NaHSO4. Исследования проводились методами терморентгенографии и комплексного термического анализа. По данным трех экспериментов установлены температура, характер и последовательность фазовых превращений: NaHSO4·H2O(30÷50°C) → α–NaHSO4(140÷180°C) → Na2S2O7 + Na3H(SO4)2. С повышением температуры в структуре NaHSO4·H2O происходят шарнирные деформации на уровне цепочки из полиэдров NaO3(OH)(H2O)2. Анизотропия термического расширения составляет αmax/αmin = 1.9 для NaHSO4·H2O и αmax/αmin = 1.3 для NaHSO4.
205-213
Rb3SO4F: уточнение кристаллической структуры и термическое поведение
Abstract
Кристаллическая структура и термическое поведение нового соединения Rb3SO4F изучены методом рентгеноструктурного анализа (in situ) в широком диапазоне температур. Соединение стабильно до температуры 377°C и не претерпевает фазовых переходов в процессе нагрева. Расчет коэффициентов тензора термического расширения показал, что структура расширяется резко анизотропно: максимальное термическое расширение наблюдается в плоскости ab, в то время как минимальное параллельно направлению [001], что хорошо коррелируется с изменением длин связи и углов в анионоцентрированном октаэдре FRb6.
214-219
Исследование влияния добавки оксида алюминия на физико-химические свойства ксерогелей, порошков и керамики из ZrO2
Abstract
Методом совместного осаждения гидроксидов из водных растворов азотнокислых солей циркония, иттрия, алюминия и церия водным раствором аммиака синтезированы ксерогели и порошки твердых растворов на основе диоксида циркония. Исследованы характеристики получаемых материалов. Проведена оценка влияния стабилизаторов и добавок на их синтез, спекание и свойства.
220-228
Ультранизкоплавкие соединения полифосфата аммония
Abstract
При взаимодействии низкомолекулярного полифосфата аммония с полиэтиленполиамином получены термопластичные полимеры, содержащие фракции с температурами стеклования Тстекл. ≥ –95°С. Измерены их термо- и теплостойкость, влагоустойчивость при влажности 40–50%. Предложены структура и химическая схема образования продуктов взаимодействия.
229-238
Синтез прекурсоров сложных оксидных систем Al2O3–ZrO2–МxOy (М = La, Y, Ce) с использованием электрогенерированных реагентов и их физико-химические свойства
Abstract
Разработаны научные основы синтеза прекурсоров наноструктурированных оксидных систем Al2O3-ZrO2-MxOy (М = La, Y, Ce). Изучены особенности формирования прекурсоров таких систем в условиях быстрого смешения электрогенерированных реагентов, реализуемые в бездиафрагменном коаксиальном реакторе-электролизере. С использованием методов потенциодинамических поляризационных кривых, рентгеновской дифрактометрии, рентгенофлуоресцентного, синхронного термического анализов и лазерной дифракции исследованы анодные процессы, протекающие в электролизере, морфология сформированных в растворе и трансформируемых в процессе термообработки частиц, фазовый, гранулометрический и элементные составы прекурсоров и оксидных систем. Предлагаемый подход позволяет получать модифицированные редкоземельными элементами оксидные системы на основе бинарной системы Al2O3-ZrO2, характеризующиеся наличием в них фазы тетрагонального диоксида циркония.
239-248
Термоиндуцированные обратимые изменения полосы поглощения 7200 СМ–1 в волоконном световоде с высокой концентрацией OH-групп в сердцевине
Abstract
Для многомодового волоконного световода, сердцевина которого сформирована кварцевым стеклом типа КУ-1 с высоким содержанием гидроксильных групп, проведено изучение динамики обратимого (восстанавливающегося) изменения оптического поглощения данных групп вблизи 7200 см–1 при нагреве световода до 1050°С. На основании разложения полосы поглощения на спектральные компоненты, проделанного при различных температурах, были сделаны предположения относительно структуры центров поглощения, связанных с OH-группами.
249-260
КРАТКОЕ СООБЩЕНИЕ
Исследование зависимости изменения заряда поверхности от степени замещения Mg на Al в синтетических смектитах
Abstract
Исследована зависимость ζ-потенциала поверхности синтетических алюмосиликатов со структурой монтмориллонита систематически меняющегося состава Na2x(Al2(1-x), Mg2x)Si4O10(OH)2⋅nH2O, где 0.1 ≤ x ≤0.9, от химического состава образцов и pH среды. Показано влияние степени изоморфного замещения атомов магния на алюминий на характер изменения ζ-потенциала. Повышение степени изоморфного замещения и увеличение pH среды сопровождается увеличением отрицательного заряда поверхности образцов. Полученные результаты позволяют осуществлять выбор оптимальных составов алюмосиликатных сорбентов для извлечения разнозаряженных ионов из водных растворов с различными значениями pH, а также для использования в качестве носителей лекарственных препаратов.
261-265
Электропроводность стекол системы Na2O–B2O3–SiO2–Cr2O3
Abstract
Изучены электрические свойства стекол составов 8Na2O–(22-x)B2O3–70SiO2–xCr2O3, где x варьируется от 0.3 до 6 мол.%, термообработанных при 550°C в течение 48 ч. Структура стекол была исследована методами сканирующей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Установлено, что во всех стеклах выбранных составов в процессе термообработки формируется двухкаркасная ликвационная структура, а также кристаллизуется фаза эсколаита (α-Cr2O3). При сравнении полученных значений электрического сопротивления и энергии активации электропроводности хромсодержащих стекол и стекла без Cr2O3 состава 8Na2O‧22B2O3‧70SiO2, а также железосодержащих стекол похожих составов высказано предположение о том, что исследованные стекла с Cr2O3 обладают ионной проводимостью, значения удельного объемного сопротивления хромсодержащих и железосодержащих стекол не отличаются друг от друга. Введение Cr2O3 в натриевоборосиликатные стекла не оказывает влияния на электропроводность.
266-270