eng
DOI:10.22184/1993-8578.2016.64.2.30.31
17 февраля во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов (ВИАМ) состоялась VIII Всероссийская конференция по испытаниям и исследованиям свойств материалов "ТестМат". В конференции приняли участие научные группы и ученые из ВИАМ, НПО "Энергомаш", МГТУ им. Н.Э.Баумана, ВНИИНМ, ТИСНУМ, МИСиС и других российских научных центров. В более чем 30 докладах рассматривались методики и результаты исследований конструкционных материалов и функциональных покрытий с применением оптической и электронной микроскопии, рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализа. Ряд сообщений относились к сфере нанотехнологий.
О
ткрывая конференцию, начальник испытательного центра ВИАМ Алексей Луценко отметил важность материаловедческих исследований для развития науки и техники в Российской Федерации.
Выступление Евы Лукиной из лаборатории металофизических исследований ВИАМ было посвящено современным методам аналитической электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа в разработке конструкционных материалов. Докладчица отметила, что изучение закономерностей структурно-фазового состояния материалов требует всестороннего исследования структуры на макро-, микро- и наноуровнях. При этом целесообразно оценивать состояние материала в целом с применением интегральных дифракционных и микроструктурных методов, а также изучать строение отдельных структурных составляющих с помощью локальных дифракционных методов. В качестве примера всестороннего исследования структуры был представлен проект по оценке влияния энергетических параметров лазера на структуру образцов жаропрочного никелевого сплава.
Татьяна Дмитриева из компании "Системы для микроскопии и анализа" представила результаты исследования микроструктуры и состава нанокомпозитных сверхтвердых покрытий карбонитрида кремния, полученных с применением лазерно-плазменного синтеза. Сканирующая электронно-ионная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия позволили получить данные о наноструктурных особенностях и химическом составе пленок. На базе этой информации оптимизирован технологический процесс получения функциональных защитных антифрикционных и антикоррозионных покрытий на основе карбонитрида кремния, которые находят широкое применение в оборудовании для нефтедобычи и переработки, производстве режущего, штамповочного инструмента и металлоконструкций.
Анна Чайникова (ВИАМ) рассказала об исследовании процессов фазообразования и спекания полученной золь-гель методом алюмосиликатной стеклокерамики и композиционных материалов на ее основе с применением высокотемпературной дилатометрии, дифференциальной сканирующей калориметрии, электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. В качестве достоинства золь-гель технологии была отмечена возможность синтеза порошков с нанокристаллической структурой при пониженных температурах. Исследование показало, что получение композиционных материалов по методу искрового плазменного спекания требует меньших температур по сравнению с традиционным обжигом или горячим прессованием. Таким образом, использование стронцийалюмосиликатной стеклокерамики, полученной золь-гель методом, позволяет синтезировать композиционные материалы при температурах на 200–350°С меньших, чем при применении барийалюмосиликатной матрицы.
Доклад Евгения Куршева (ВИАМ) был посвящен применению сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа для микроструктурных исследований и определения элементного состава неметаллических композиционных материалов. Разработанные методики позволили провести отбор и подготовку образцов неметаллических композиционных материалов к исследованиям и выявить структуру композита на макро-, микро- и наноуровнях. Проект показал возможность практического использования сканирующей электронной микроскопии для выявления тонкой структуры композиционных материалов, включений, дефектов и неоднородностей. При этом метод рентгеноспектрального микроанализа оптимален для определения включений не только неорганических, но и органических соединений. Сканирование пучком электронов участка поверхности образца позволяет получить его спектр, который дает полную информацию о присутствии тех или иных химических элементов.
Алексей Усеинов из ТИСНУМ представил обзор современных методов анализа механических свойств композиционных материалов, сделав акцент на определении твердости и модуля упругости с помощью инструментального наноиндентирования. Он отметил, что в различных модификациях индентирования используются разные способы анализа кривых нагружения-разгружения. В основу международного стандарта ISO 14577 заложен метод Оливера – Фара, при котором твердость рассчитывается как отношение силы нагружения к проекции отпечатка на нормальную к силе плоскость. Помимо нагружения с трапецеидальным профилем зависимости силы от времени, применяют режимы многоциклового нагружения с постоянной и увеличивающейся амплитудой. При постоянной амплитуде такие режимы позволяют исследовать усталостные свойства материала, процессы релаксации напряжений и восстановления деформации после разгрузки. Метод многоциклового нагружения с возрастающей нагрузкой и частичной разгрузкой индентора дает возможность получить зависимости твердости и модуля упругости от глубины. Методы индентирования, в которых частичная разгрузка осуществляется за счет осциллирующего движения, наложенного на поступательное углубление индентора в материал, позволяют измерять также модуль потерь (мнимую составляющую нормальной контактной жесткости). Докладчик отметил тенденцию развития методов индентирования от статического к динамическому нагружению и от измерений в одной точке к построению двухмерных и объемных карт распределения твердости.
Евгения Наумова из МГТУ им. Н.Э.Баумана сообщила результаты исследования структуры и свойств эвтектических сплавов на основе системы Al-Ca с добавкой скандия при отжиге. Также было рассмотрено влияние формоизменения эвтектических интерметаллидов на твердость и свойства выделяющихся в процессе распада алюминиевого твердого раствора наноразмерных частиц фазы Al3Sc. Распад алюминиевого твердого раствора был исследован непосредственно в процессе нагрева в колонне электронного микроскопа.
Участники конференции выразили уверенность, что регулярное проведение подобных мероприятий важно для развития фундаментальных и прикладных исследований в различных областях науки и промышленности. В резолюции конференции отмечена необходимость создания новых методик и нормативных документов в связи с расширением возможностей современного исследовательского оборудования и появлением новейших подходов к исследованию структурно-фазовых превращений при разработке, производстве и эксплуатации материалов. Также решено признать одним из важных условий повышения уровня фундаментально-ориентированных исследований расширение экспериментально-исследовательской базы федеральных центров коллективного пользования. ■
О
ткрывая конференцию, начальник испытательного центра ВИАМ Алексей Луценко отметил важность материаловедческих исследований для развития науки и техники в Российской Федерации.
Выступление Евы Лукиной из лаборатории металофизических исследований ВИАМ было посвящено современным методам аналитической электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа в разработке конструкционных материалов. Докладчица отметила, что изучение закономерностей структурно-фазового состояния материалов требует всестороннего исследования структуры на макро-, микро- и наноуровнях. При этом целесообразно оценивать состояние материала в целом с применением интегральных дифракционных и микроструктурных методов, а также изучать строение отдельных структурных составляющих с помощью локальных дифракционных методов. В качестве примера всестороннего исследования структуры был представлен проект по оценке влияния энергетических параметров лазера на структуру образцов жаропрочного никелевого сплава.
Татьяна Дмитриева из компании "Системы для микроскопии и анализа" представила результаты исследования микроструктуры и состава нанокомпозитных сверхтвердых покрытий карбонитрида кремния, полученных с применением лазерно-плазменного синтеза. Сканирующая электронно-ионная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия позволили получить данные о наноструктурных особенностях и химическом составе пленок. На базе этой информации оптимизирован технологический процесс получения функциональных защитных антифрикционных и антикоррозионных покрытий на основе карбонитрида кремния, которые находят широкое применение в оборудовании для нефтедобычи и переработки, производстве режущего, штамповочного инструмента и металлоконструкций.
Анна Чайникова (ВИАМ) рассказала об исследовании процессов фазообразования и спекания полученной золь-гель методом алюмосиликатной стеклокерамики и композиционных материалов на ее основе с применением высокотемпературной дилатометрии, дифференциальной сканирующей калориметрии, электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. В качестве достоинства золь-гель технологии была отмечена возможность синтеза порошков с нанокристаллической структурой при пониженных температурах. Исследование показало, что получение композиционных материалов по методу искрового плазменного спекания требует меньших температур по сравнению с традиционным обжигом или горячим прессованием. Таким образом, использование стронцийалюмосиликатной стеклокерамики, полученной золь-гель методом, позволяет синтезировать композиционные материалы при температурах на 200–350°С меньших, чем при применении барийалюмосиликатной матрицы.
Доклад Евгения Куршева (ВИАМ) был посвящен применению сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа для микроструктурных исследований и определения элементного состава неметаллических композиционных материалов. Разработанные методики позволили провести отбор и подготовку образцов неметаллических композиционных материалов к исследованиям и выявить структуру композита на макро-, микро- и наноуровнях. Проект показал возможность практического использования сканирующей электронной микроскопии для выявления тонкой структуры композиционных материалов, включений, дефектов и неоднородностей. При этом метод рентгеноспектрального микроанализа оптимален для определения включений не только неорганических, но и органических соединений. Сканирование пучком электронов участка поверхности образца позволяет получить его спектр, который дает полную информацию о присутствии тех или иных химических элементов.
Алексей Усеинов из ТИСНУМ представил обзор современных методов анализа механических свойств композиционных материалов, сделав акцент на определении твердости и модуля упругости с помощью инструментального наноиндентирования. Он отметил, что в различных модификациях индентирования используются разные способы анализа кривых нагружения-разгружения. В основу международного стандарта ISO 14577 заложен метод Оливера – Фара, при котором твердость рассчитывается как отношение силы нагружения к проекции отпечатка на нормальную к силе плоскость. Помимо нагружения с трапецеидальным профилем зависимости силы от времени, применяют режимы многоциклового нагружения с постоянной и увеличивающейся амплитудой. При постоянной амплитуде такие режимы позволяют исследовать усталостные свойства материала, процессы релаксации напряжений и восстановления деформации после разгрузки. Метод многоциклового нагружения с возрастающей нагрузкой и частичной разгрузкой индентора дает возможность получить зависимости твердости и модуля упругости от глубины. Методы индентирования, в которых частичная разгрузка осуществляется за счет осциллирующего движения, наложенного на поступательное углубление индентора в материал, позволяют измерять также модуль потерь (мнимую составляющую нормальной контактной жесткости). Докладчик отметил тенденцию развития методов индентирования от статического к динамическому нагружению и от измерений в одной точке к построению двухмерных и объемных карт распределения твердости.
Евгения Наумова из МГТУ им. Н.Э.Баумана сообщила результаты исследования структуры и свойств эвтектических сплавов на основе системы Al-Ca с добавкой скандия при отжиге. Также было рассмотрено влияние формоизменения эвтектических интерметаллидов на твердость и свойства выделяющихся в процессе распада алюминиевого твердого раствора наноразмерных частиц фазы Al3Sc. Распад алюминиевого твердого раствора был исследован непосредственно в процессе нагрева в колонне электронного микроскопа.
Участники конференции выразили уверенность, что регулярное проведение подобных мероприятий важно для развития фундаментальных и прикладных исследований в различных областях науки и промышленности. В резолюции конференции отмечена необходимость создания новых методик и нормативных документов в связи с расширением возможностей современного исследовательского оборудования и появлением новейших подходов к исследованию структурно-фазовых превращений при разработке, производстве и эксплуатации материалов. Также решено признать одним из важных условий повышения уровня фундаментально-ориентированных исследований расширение экспериментально-исследовательской базы федеральных центров коллективного пользования. ■
Отзывы читателей
