Разработан подход к совместному определению La, Fe и Sr в растворах и суспензиях композитов (La, Sr)FeO₃ методом РФА ПВО для изучения влияния замещения лантана стронцием на сенсорные свойства ферритов лантана. В качестве внутреннего стандарта для определения элементов использовали раствор галлия с концентрацией 50 мг/л. Правильность полученных результатов подтверждали для растворов образцов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП АЭС). Согласно полученным данным не отмечено межэлементных влияний для La, Fe и Sr при совместном присутствии в растворах. Воспроизводимость результатов определения (S_r) методом РФА ПВО составила 0,04, 0,05, 0,06 для La, Fe и Sr соответственно. Полученные воспроизводимые результаты для суспензий связаны с малым размером частиц (15 – 17 нм) и равномерным распределением внутреннего стандарта в аликвоте при выбранном способе пробоподготовки. Установлено, что все образцы имеют единственную фазу, соответствующую чистому ферриту лантана с орторомбической кристаллической решеткой (ICDD 37-1493). Отсутствие посторонних рефлексов на дифрактограмме свидетельствует об успешном внедрении катионов Sr²⁺ в позиции La³⁺. Показано, что введение стронция в состав феррита лантана позволило повысить чувствительность материалов к CO, NH₃, метанолу и ацетону, а также снизить оптимальную рабочую температуру сенсора на 50 – 150 °C. При этом самые лучшие сенсорные свойства проявляют нановолокна феррита лантана с минимальной концентрацией, введенного Sr (0,01 % ат.). При этом отсутствие чувствительности материалов к метану и бензолу обусловлено большей стабильностью этих молекул по отношению к кислотно-основным активным поверхностным центрам La_{1 – x}Me_xFeO₃.

Предложен способ изучения радиационного воздействия низкоэнергетическим пучком электронов на структурные характеристики ряда ненасыщенных жирных кислот, присутствующих в рыбьем жире, — олеиновой, линолевой, арахидоновой, эйкозапентаеновой и докозагексаеновой — с использованием жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. В качестве объекта исследования использовали коммерчески доступный рыбий жир, содержащий омега-3 и омега-6 полиненасыщенные жирные кислоты. Образцы облучали с использованием ускорителя электронов УЭЛР-1-25-Т-001 с энергией 1 МэВ при среднем токе пучка 0,5 мкА и мощности дозы 10 Гр/с в дозах 0,25, 0,5, 1, 5 и 8 кГр. Анализ структурной целостности выбранных ненасыщенных жирных кислот проводили методом жидкостной хроматографии с тандемным масс-спектрометрическим детектированием высокого разрешения (ВЭЖХ-МС/МС). Содержание неповрежденных молекул ненасыщенных жирных кислот оценивали путем сравнения площадей пиков аналитов в облученном растворе и контрольной пробе, не подвергавшейся облучению. С учетом оптимизации условий детектирования были рассчитаны пределы обнаружения каждой кислоты и выделено два варианта идентификации присутствия ненасыщенных жирных кислот в пробе: надежно обнаружен и не обнаружен. С использованием разработанного подхода установлено снижение содержания омега-3 жирных кислот — эйкозапентаеновой и докозагексаеновой — в водных пробах в результате воздействия низкоэнергетических ускоренных электронов в диапазоне доз от 0,25 до 8 кГр при средней мощности 10 Гр/с.

Разработка доступной методики определения метилметакрилата (ММА) в водных средах представляет собой актуальную задачу, поскольку в стоматологической практике необходимо контролировать содержание остаточного мономера, высвобождающегося из материала зубных протезов — полиметилметакрилата (ПММА) — в ротовую полость. Предложенная методика электрофоретического определения ММА характеризуется высокой точностью результатов, небольшим временем анализа и минимальной пробоподготовкой. Найдены оптимальные условия анализа: концентрация ПАВ (додецилсульфата натрия) — 80 ммоль/л, напряжение, прикладываемое к капилляру, — 25 кВ, температура — 25 °C. Разработанная методика апробирована при анализе реальных объектов из стоматологической практики — базисных материалов, предназначенных для изготовления и перебазировки ортопедических конструкций. Мониторинг высвобождения ММА из образцов ПММА позволил оценить содержание остаточного мономера в деионизованной воде и имитирующей слюну жидкости: после 48 ч концентрация ММА в модельном растворе на 35 % меньше, чем в воде. При прямом спектрофотометрическом детектировании (λ = 215 нм) предел обнаружения ММА в деионизированной воде и имитирующей слюну жидкости составляет 0,015 и 0,020 мкг/мл соответственно.

Решение задач в области СВЧ-электротехнологии, связанных с математическим моделированием, разработкой установок или технологии воздействия электромагнитного поля на объект обработки, требует знания диэлектрических свойств высокоэнергетических радиопоглощающих композитов. В работе представлены результаты расчетно-экспериментального исследования диэлектрических свойств композитных материалов на основе эпоксидной матрицы с различными поглощающими наполнителями. Диэлектрические свойства материалов определяли с использованием волноводного метода, основанного на определении комплексного коэффициента отражения и прохождения электромагнитных волн через рабочую камеру с исследуемым образцом. С помощью моделирования распределения напряженности электрического поля находили оптимальную геометрию электромагнитной волны в измерительной СВЧ-линии (частота — 2450 МГц). Установлено, что использование в качестве поглощающего наполнителя в композите карбида кремния обеспечивает высокую температуру его нагрева при диссипации СВЧ-энергии. При этом результаты натурных измерений диэлектрических свойств композитов с различными наполнителями и численных экспериментов показали сходимость с погрешностью 14 %. Полученные результаты могут быть использованы при создании новых радиопоглощающих композитов на полимерной основе с заданным комплексом функциональных свойств.

Размеры изделий, получаемых аддитивными технологиями, ограничены рабочей камерой 3D-принтера. Проблему масштабирования изделий можно решить комбинацией аддитивных методов и лазерной сварки. В работе представлены результаты оценки качества сварных соединений с использованием неразрушающих методов контроля. Исследовали пластины из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т (AISI 321) размером 100 × 100 × 5 мм и трубы с толщиной стенки 6 мм, изготовленные методом селективного лазерного плавления. Для анализа дефектности использовали методы рентгеновской компьютерной томографии, цифровой радиографии и ультразвукового контроля. Установлено, что наличие пор и несплавлений в свариваемых заготовках приводит к возникновению локальной пористости в сварном шве. Цифровой радиографией выявлена разница в формировании негативного и позитивного контраста рентгенограмм. Показано, что применение цифровой обработки рентгенограмм позволяет значительно улучшить качество изображения (увеличение контраста изображения в 7 – 8 раз) и повысить выявляемость дефектов. Кроме того, метод ультразвукового контроля дает возможность качественного определения наличия дефектов в сварном соединении, но не дает количественной оценки их характеристик вследствие сильно выраженной анизотропии акустических свойств материала. Полученные результаты могут быть использованы при контроле качества изделий аддитивного производства, в частности сварных соединений коррозионностойких хромоникелевых сталей в изделиях аэрокосмического назначения.

При исследовании характера и скорости взаимодействия водорода с конструкционными материалами основной недостаток применяемых способов — сложность определения скорости взаимодействия компонентов при характерных концентрациях водорода в металлах 1 – 5 ppm. В работе представлены результаты исследования взаимодействия водорода с металлами в непрерывном режиме с использованием установки, позволяющей определять кинетические параметры до температуры 1000 °C как в случае выделения, так и поглощения газа. Принцип действия установки основан на сравнении изменений объемов газа в двух изолированных практически идентичных ячейках (в одну помещается инертный образец, в другую — исследуемый). Предварительно обе ячейки заполняются исследуемым газом. Относительное изменение объема в емкости с активным образцом измеряется дифференциальным нуль-манометром и регулярно компенсируется до исходного нулевого значения перепада давления путем введения или выведения части газа из реакционного объема. Показано, что при взаимодействии никеля с водородом характер поглощения газа имеет гладкую зависимость от температуры, количественно связанную с формой металлического образца — для порошкообразного никеля поглощение выше, чем для листового. Скорость поглощения водорода губчатым титаном имеет пороговый характер — скачкообразно возрастает при температуре около 600 °C. Определены кинетические характеристики взаимодействия водорода с многокомпонентным сплавом при 820 °C. Полученные результаты и предложенная методика могут быть использованы при исследованиях взаимодействия газов с твердыми телами, включая исследования кинетических параметров взаимодействия водорода с металлами и сплавами.

Разработан и реализован новый экспериментальный метод, который обеспечивает количественное описание эволюции индикаторов повреждаемости при циклическом нагружении образцов, изготовленных из композиционного материала, с концентраторами напряжений. Эти индикаторы представляют собой деформационный отклик на нанесение искусственного надреза заданной длины, который распространяется при постоянной внешней нагрузке от контура центрального сквозного отверстия в плоском прямоугольном образце. Первый индикатор — это величина раскрытия надреза в точке его начала. Вторым индикатором служит тангенциальная компонента перемещений в направлении надреза, которая измеряется в его вершине. Оба индикатора определяли путем прямых физических измерений на основе подсчета количества интерференционных полос, которые визуализировали методом электронной спекл-интерферометрии. Значения индикаторов повреждаемости получены для набора образцов, которые отличаются степенью поврежденности. Построены зависимости обоих параметров от количества циклов нагружения. Представлены теоретические основы количественного анализа процесса накопления повреждений по экспериментальным данным, которые представляют собой эволюцию индикаторов повреждаемости при увеличении количества циклов нагружения. Разработанная методология применяется для количественного описания процесса накопления повреждений в ходе циклического нагружения прямоугольных пластин с центральным сквозным отверстием. Каждая пластина изготовлена из ортотропного композиционного материала. Исследуемые образцы, сформированные путем укладки волокон трех различных угловых ориентаций, подвергали нагружению с размахом напряжений 262,5 МПа и коэффициентом асимметрии цикла, равным –6,0. Для построения функции накопления повреждений в качестве условного предельного состояния выбрана точка, соответствующая образцу с максимальным количеством циклов нагружения, для которого получены значения индикаторов повреждаемости. Это значение равно 150 000 циклов, что составляет 41 % от средней долговечности испытанных образцов. Признаки межслойного расслоения во всех исследованных образцах отсутствовали. Функцию накопления повреждений строили в явном виде для выбранного диапазона циклов нагружения. Установлено, что оба индикатора приводят к одинаковым результатам. Полученные данные свидетельствуют, что в исследованном диапазоне скорость накопления повреждений не меняется с ростом количества циклов нагружения. Согласно принятым в настоящее время представлениям, такой характер накопления повреждений относится к первой стадии исследуемого процесса. Показано, что снижение величины деформационного отклика на нанесение искусственного надреза, которое происходит после приложения всего 1000 циклов нагружения, вызвано релаксацией компоненты остаточных напряжений, действующей в направлении внешней нагрузки.

Продемонстрировано применение метода разрезания для оценки распределения остаточных напряжений по толщине линейного элемента, вырезанного из металлической конструкции с непрерывно распределенными собственными деформациями, когда методы травления, сверления отверстий и рентгеновской дифракции могут дать лишь ограниченную информацию. В качестве объектов исследования рассмотрены: брус размером 250 × 25 × 10 мм из алюминиево-магниевого сплава, одна узкая грань которого подвергнута точечной обработке давлением; ребро размером 150 × 25 × 10 мм из аустенитной нержавеющей стали, возведенное на основании проволочно-дуговой наплавкой; листовая низколегированная сталь толщиной 14 мм с бейнито-перлитной структурой, подвергнутая градиентной механотермической обработке. Используемый метод заключался в следующем. Из бруса, вырезанного из заготовки, электроэрозионным способом нарезали полосы толщиной 1 мм нормально координате, вдоль которой была неоднородно распределена мембранная компонента остаточных напряжений. Далее измеряли прогибы полос и по этим данным реконструировали распределения искомой компоненты остаточных напряжений и несовместной части собственных деформаций, порождающей эти остаточные напряжения, по соотношениям, полученным авторами ранее. Во всех исследуемых случаях метод показал достаточно хорошую разрешимость и выявил технологически важные различия распределений остаточных напряжений по высоте ребра, возведенного проволочно-дуговой наплавкой с послойной проковкой и без нее, а также по толщине листа, подвергнутого одностороннему быстрому охлаждению с пластическим изгибом в одну или другую сторону и без изгиба. Метод не требует специального лабораторного оборудования, а использованный способ резания минимально воздействует на материал, для внутренних полос — симметрично с обеих сторон. В качестве дополнительных данных использованы значения поверхностных остаточных напряжений, полученные методом сверления отверстий.

Получение диаграммы напряжение – деформация при помощи разрывных машин предполагает испытание образца большого объема. Альтернативой таким испытаниям является автоматизированная методика испытания на вдавливание шара (тест ABI — automatic ball indentation), предназначенная для определения зависимости напряжения от пластической деформации металлических материалов и конструктивных элементов. Цель данной работы — изучение применимости методики, которая разработана для построения диаграммы напряжение – деформация с использованием больших сферических инденторов (диаметром 250 – 1500 мкм), для работы с микросферическим индентором диаметром 5 мкм. Применение такого индентора позволяет исследовать пробы материала малых размеров, из которых невозможно изготовить образцы для стандартного эксперимента на одноосное растяжение. Индентор малого диаметра используют для изучения отдельных фаз гетерогенных материалов, межзеренных границ, а также тонких пленок, покрытий и приповерхностных слоев образца. В данной работе форму полученных отпечатков на поверхности образцов исследовали как бесконтактным способом — при помощи конфокальной оптической 3D-профилометрии, так и контактным методом — при помощи атомно-силовой микроскопии. Бесконтактный метод, как обладающий бóльшим быстродействием, использован для выявления размеров зерен сплавов, контактный, как имеющий более высокое латеральное разрешение, — для измерения диаметра отпечатков. Проведены серии экспериментов по растяжению сплавов на универсальной испытательной машине и по индентированию образцов, изготовленных из тех же сплавов. Получены значения модулей упругости и временных сопротивлений сплавов В95, ВТ1 и ВТ6, которые совпали в пределах погрешности в двух различных экспериментах. Экспериментально построены диаграммы напряжение – деформация с использованием инструментального индентирования и анализа геометрии остаточных отпечатков при применении сферического наконечника из монокристалла алмаза с малым радиусом закругления (2,5 мкм).