|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Материаловедение №1 за 2025 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Содержание номера
Физические основы материаловедения
- К вопросу об энергии деформации гиперупругих тел и биологических тканей С. А. МУСЛОВ1, канд. физ.-мат. наук, д-р биол. наук, С. С. ПЕРЦОВ1,2, д-р мед. наук, чл.-корр. РАН, П. Ю. СУХОЧЕВ31Российский университет медицины, Москва, 127473, РФ2НИИ нормальной физиологии им. П. К. Анохина ФГБНУ «ФИЦ оригинальных и перспективных биомедицинских и фармацевтических технологий», Москва, 125315, РФ3МГУ имени М. В. Ломоносова, лаборатория математического обеспечения имитационных динамических систем отдела прикладных исследований механико-математического факультета, Москва, 119991, РФe-mail: muslov@mail.ru, 3
DOI: 10.31044/1684-579X-2025-0-1-3-7Гиперупругие материалы являются важнейшими объектами исследования нелинейной теории упругости, рассматривающей поведение материалов при малых и больших деформациях. Благодаря «резиноподобным» свойствам (испытывать гигантские деформации, а потом возвращаться к исходному состоянию или близкому к нему), гиперупругие материалы широко используют в различных отраслях современной жизни — науке и технике. Изучение поведения гиперупругих материалов имеет большое значение и для медицинского материаловедения, а все мягкие биоткани организмов человека и животных являются гиперупругими.
Энергетический подход весьма важен и информативен при исследовании деформационных свойств материалов. В данном сообщении рассчитана энергия W деформируемых гиперупругих несжимаемых тел при растяжении на примере биоматериала аортального клапана. Использованы распространенные и наиболее часто встречающиеся в литературе гиперупругие модели: неогуковская, Муни—Ривлина (2-параметрическая), Огдена (1-го порядка), полиномиальная (2-го порядка), Йео (3-го порядка) и Веронда—Вестманн. Проанализированы статистические показатели величины W, полученной в рамках рассмотренных моделей. Среднее значение составило 0,377±0,03 Дж / см3 (M±SD), коэффициент вариации CV =
= 7,45%. Установлено, что среднее относительное отклонение W от среднего значения для других (линейной, билинейной и экспоненциальной) деформационных моделей равно 10,08%, что почти в 2 раза выше, чем у гиперупругих (p < 0,05).
Ключевые слова: гиперупругие модели, энергия деформации, аортальный клапан.
Методы анализа и испытаний
- Исследование распределения тепловых полей при дискретном воздействии СВЧ электромагнитного поля на протяженные объекты из отвержденного углепластика И. В. ЗЛОБИНА1,2, канд. техн. наук, Н. В. БЕКРЕНЕВ1, д-р техн. наук, проф., Д. В. КОНДРАТОВ1,3,4, д-р техн. наук, проф., М. А. БАРУЛИНА3,5, д-р техн. наук, проф.1СГТУ им. Гагарина Ю. А., г. Саратов, 410054, РФ2НИЦ «Курчатовский институт», Москва, 123182, РФ3Институт проблем точной механики и управления РАН, г. Саратов, 410028, РФ4Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского, г. Саратов, 410012, РФ5Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь, 614068, РФe-mail: zlobinaiv@sstu.ru, 8
DOI: 10.31044/1684-579X-2025-0-1-8-14Выполнен анализ результатов упрочняющей модификации отвержденных полимерных композиционных материалов в СВЧ электромагнитном поле и показано, что необходимым фактором получения требуемого эффекта является сочетание плотности потока энергии и времени воздействия, обеспечивающих нагрев материала до температуры 60—80 °С. При этом отмечены недостатки осуществления СВЧ-модификации в камерах лучевого типа с последовательно расположенными излучателями и предложено осуществлять упрочняющую СВЧ-модификацию крупногабаритных изделий из ПКМ путем дискретного перемещения (сканирования) рупорного излучателя по поверхности изделия с задержкой на каждом шаге сканирования. Выполнены экспериментальные исследования распределения температурного поля по облучаемой поверхности при различных схемах сканирования. Установлена рациональная величина перекрытия областей диаграммы направленности с максимальной плотностью потока энергии на каждом шаге сканирования, равная 25%, обеспечивающая равномерность нагрева поверхности изделия с разбросом не более ±5 °С, что соответственно позволяет реализовать равномерное распределение физико-механических свойств модифицируемой конструкции.
Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, углепластики, крупногабаритные конструкции, СВЧ электромагнитное поле, температура, тепловое поле, дискретное облучение, перекрытие зон воздействия.
Структура и свойства материалов
- Изменение температур α→γ-превращения в стали с регулируемым аустенитным превращением при эксплуатации в зависимости от ее структурно-фазового состояния А. А. КРУГЛЯКОВ1, канд. техн. наук, С. О. РОГАЧЕВ2,3*, канд. техн. наук, А. А. СТЕПАШКИН2, канд. техн. наук1Научно-коммерческая фирма WBH, Берлин, D-10117, Германия2НИТУ МИСИС, Москва, 119049, РФ3Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, 119334, РФe-mail: dr.a.krugljakow@t-online.de, *csaap@mail.ru, 15
DOI: 10.31044/1684-579X-2025-0-1-15-19Определены критические температуры α→γ-превращения в штамповой стали 5Г4H3Х2М2ФСТБ в зависимости от ее исходного состояния (разный уровень насыщения твердого раствора). Установлено, что при низких скоростях нагрева (2 K/ мин) снижение уровня насыщения твердого раствора приводит к повышению температуры АС1. Противоположный эффект наблюдается при более высоких скоростях нагрева (10 K/ мин).
Ключевые слова: сталь с РАПЭ, штамповая сталь, дилатометрия, α→γ-превращение.
Функциональные материалы
- Влияние концентрации гафния на механические и термомеханические характеристики сплавов системы Ni—Ti—Hf с высокотемпературным эффектом памяти формы Н. Н. ПОПОВ, д-р техн. наук, Д. А. КАЙДАРОВ, Д. В. ПРЕСНЯКОВ*, Т. А. МОРОЗОВА, канд. техн. наук, А. А. КОСТЫЛЕВАФедеральное государственное унитарное предприятие «Российский Федеральный Ядерный Центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»), г. Саров, 607188, РФe-mail: NNPopov@vniief.ru, *DmVPresnyakov@vniief.ru, 20
DOI: 10.31044/1684-579X-2025-0-1-20-29Проведены комплексные исследования влияния концентрации гафния в интервале от 2,7 до 5,3% (ат.) на механические и термомеханические характеристики свойств сплавов системы Ni—Ti—Hf с высокотемпературным эффектом памяти формы на образцах, изготовленных из полос толщиной от 1,9 до 2,46 мм после высокотемпературного отжига в вакууме. Для указанных сплавов получены высокие средние значения прочностных (σв = 1030 MПа) и пластических (δост от 38 до 29%) характеристик. За счет отжига в вакууме и подбора условий наведения деформации удалось получить термомеханические характеристики, удовлетворяющие требованиям для создания устройств безопасности для объектов атомной энергетики: температуры начала и окончания формовосстановления выше 100 °С (Аs ЭПФ от (117±4) до (131±4) °С); Аf ЭПФ от (139±4) до (150±3) °С), достаточно узкий интервал температур формовосстановления (|Аs ЭПФ – Аf ЭПФ| = (20±1) °С); величину термически обратимой деформации при проявлении ЭПФ более 3% (εЭПФ от (3,2±0,2) до (4,3±0,9)%), степень восстановления формы более 40% (ηЭПФ от (38±3) до (54±13)%).
Ключевые слова: влияние концентрации гафния, полоса, отжиг, наведение деформации, сплавы NiTiHf, высокотемпературный эффект памяти формы, механические характеристики, термомеханические характеристики.
Керамические материалы
- Использование ИК-спектроскопии для оценки влияния тонкодисперсных порошков из местного минерального сырья на структурообразование серных вяжущих Т. М. СОЛОВЬЕВ, канд. техн. наук, О. Н. БУРЕНИНА*, канд. техн. наукФедеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», обособленное подразделение Институт проблем нефти и газа СО РАН, г. Якутск, 677007, РФe-mail: tuskulsolovev@yandex.ru, *bon.ipng@mail.ru, 30
DOI: 10.31044/1684-579X-2025-0-1-30-34Методом ИК-спектроскопии исследовано структурообразование вяжущих на основе технической серы, модифицированной тонкодисперсными порошками из известняка и природного цеолита. Установлено, что модификация способствует изменению структуры технической серы за счет уменьшения размеров кристаллов и химического взаимодействия некоторой части с образованием сульфидов, полисульфидов и политионатов, что позволит улучшить основные физико-механические свойства бетонов на ее основе.
Ключевые слова: ИК-спектроскопия, серобетон, известняк, цеолит, нерастворимый остаток.
- Гелевое литье деталей из керамики ВК94-1 И. Е. ГОЛУБЕВА1,2, А. И. СИТНИКОВ2, канд. техн. наук, К. А. СОЛНЦЕВ2, академик РАН, д-р. хим. наук1Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики имени Н. Л. Духова», Москва, 127030, РФ2Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова Российской академии наук, Москва, 119991, РФe-mail: golubevairina151@gmail.com, 35
DOI: 10.31044/1684-579X-2025-0-1-35-40Методом гелевого литья изготовлены отливки на основе керамической суспензии, содержащей 80% (мас.) порошка ВК94-1. В качестве гелеобразующего агента использована система на основе акриламида (основной мономер) и метиленбисакриламида (сшивающий мономер). Спеченная керамика характеризуется мелкокристаллическим строением с размером зерна 2—8 мкм и равномерным распределением прослоек стеклофазы, относительной плотностью до 93%, пределом прочности при статическом изгибе — до 332 MПа.
Ключевые слова: керамика ВК94-1, оксид алюминия, 3D-печать, гелевое литье, суспензия, акриламид.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|