Идентификации фуллеренов в структуре железоуглеродистых сплавов

Автор: Кузеев Искандер Рустемович

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: В смежных отраслях

Статья в выпуске: 6 т.9, 2017 года.

Бесплатный доступ

В строительной индустрии широко применяются стали различного назначения, например, в качестве армирующего материала в железобетонных конструкциях. В нефтегазовой отрасли используются стальные сооружения для хранения и транспортировки взрывоопасных токсичных сред. При этом случаются катастрофические разрушения, которые указывают на недостаточно глубокие знания о процессах, происходящих в конструкционных материалах в процессе их нагружения. Исследования последних лет указывают на то, что многие свойства сталей закладываются на наноуровне при кристаллизации из расплава и термической обработке. Обнаружение и идентификация различными методами фуллеренов С60 и С70, которые являются самостоятельными нанообъектами в структуре железа, требует изучения влияния этих объектов на формирование свойств сталей. Атомы железа могут выступать в качестве катализатора и, взаимодействуя с крупными ароматическими структурами или фрагментами графитовых плоскостей, формируют объемные структуры типа фуллеренов. При этом возможно и обратное явление: влияние образовавшихся нанообъектов на структурирование атомов железа, поскольку размер фуллеренов сопоставим с размером устойчивого зародыша кристаллической фазы железа. В работе обсуждается вопрос о механизмах образования фуллеренов в сталях и чугунах. Наиболее сложной проблемой в исследованиях является идентификация фуллеренов спектральными методами вследствие малого количества выделяемых молекул. Для повышения чувствительности метода ИК-спектрометрии фуллеренов предлагается использовать бромид калия. Высушенный и измельченный осадок, полученный в результате растворения матрицы железа в сталях, смешивается с бромидом калия, при этом смесь окрашивается в ярко оранжевый цвет. Это свидетельствует о присутствии бромистых фуллеренов и о наличии фуллеренов в исследуемых образцах. Показано, что предложенный алгоритм подготовки пробы существенно повышает чувствительность метода.

Еще

Углерод, фуллерены, стали, ик-спектрометрия, бромид калия, плавиковая кислота

Короткий адрес: https://sciup.org/142211960

IDR: 142211960   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2017-9-6-151-163

Список литературы Идентификации фуллеренов в структуре железоуглеродистых сплавов

  • Власов В.А. Изобретения в области нанотехнологий обеспечивают повышение прочности и ресурса конструкций из металлических, композиционных полимерных и металлополимерных материалов//Нанотехнологии в строительстве. -2014.-Т. 6., № 1. -С. 68-90.
  • Власов В.А. Изобретения в области нанотехнологий существенно улучшают эксплуатационные свойства бетонов, полимеров, металлов и других материалов//Нанотехнологии в строительстве. -2014. -Т. 6., № 3. -С. 77-95.
  • Кондаков А.И. Модификация матрицы строительного композита функционализированными углеродными нанотрубками/А.И. Кондаков, З.А. Михалева, А.Г. Ткачёв, А.И. Попов, С.Ю. Горский//Нанотехнологии в строительстве. -2014.-Т. 6., № 4. -С. 31-44.
  • Закирничная М.М. Образование фуллеренов в процессе диффузии углерода в структуру стали/М.М. Закирничная, И.Р. Кузеев, О.И. Ткаченко//Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. -2012. -№ 2. -С. 112-119.
  • Гуляев А.П. Металловедение. -М.: Металлургия, 1986. -544 с.
  • Губенко С.И. К вопросу о синтезе алмаза//Материаловедение и термическая обработка металлов. -1994. -№ 3. -С. 37.
  • Жуков А.А. Об образовании компактного графита в чугуне/А.А. Жуков, Р.Л. Снежной, С.В. Давыдов//Материаловедение и термическая обработка металлов. -1981. -№ 9. -С. 21.
  • Кимстач Г.М. Об образовании карбина в Fe-C сплавах/Г.М. Кимстач, А.А. Уртаев, Т.Д. Молодцова//Материаловедение и термическая обработка металлов. -1988. -№ 4. -С. 9-12.
  • Кимстач Г.М. О существовании карбина в структуре аустенитного чугуна/Г.М. Кимстач, А.А. Уртаев, Т.Д. Молодцова//Материаловедение и термическая обработка металлов. -1991. -№ 2. -С. 17-18.
  • Жуков А.А. О формах существования углерода в чугунах//Материаловедение и термическая обработка металлов. -1992. -№ 11. -С. 34.
  • Zhukov A.A. Soviet research work on the liquid state on cast iron/A.A. Zhukov, R.L. Snezhnoy, N.G. Girshovitch//AFS International Cast Metals Journal. -1976. -№ 1. -P. 11-16.
  • Zhukov A.A. New findings in carbon chemistry and their relation to cast iron/Zhukov A.A., Ramachandra Rao P.//Indian Foundry Journal. -1994. -№ 6. -P.13-18.
  • Гветадзе Р.Г. Особенности формирования структуры высокопрочных деформируемых чугунов/Р.Г. Гветадзе, Н.З. Хидашели, В.Г. Черный, Г.Н. Гогесашвили, З.В. Свистунова//Литейное производство. -1990. -№ 3. -С. 708.
  • Lipson H. The crystal structure of cementite Fe2C/H. Lipson, N.J. Petch//Iron and Steel Institute. -Vol. 142. -№ 1. -P. 95-106.
  • Гаврилюк В.Г. Распределение углерода в стали. -Киев: Наукова думка, 1987. -207 с.
  • Рахманов Н.Я. Тепловое расширение цементита заэвтектоидного железоуглеродистого сплава/Н.Я. Рахманов, А.Ф. Сиренко, С.А. Баларев//Материаловедение и термическая обработка металлов. -1997. -№ 1. -С. 6-11.
  • Арзамасов Б.Н. Материаловедение. -М.: Машиностроение, 1986. -394 с.
  • Закирничная М.М. Образование фуллеренов в углеродистых сталях и чугунах при кристаллизации и термических воздействиях. -Уфа: «Гилем», 2002. -180 с.
  • Кузеев И.Р. Исследование углеродных форм в железоуглеродистых сплавах/И.Р. Кузеев, С.В. Попова, Ю.Н. Савичева//Геология. Известия Отделения наук о Земле и природных ресурсах АН РБ. -2009. -№ 14. -С. 135-136.
  • Домрачев Г.А. Роль углерода и металла в самоорганизации системы железо -углерод при различном содержании компонентов/Г.А. Домрачев, А.И. Лазарев, Б.С. Каверин, А.Н. Егорочкин, А.М. Объедков, Е.Г. Домрачева, Л.Г. Домрачева, Г.В. Марки, Nava E. Huipe, А.А. Сорокин, О.Н. Суворова, В.Л. Карнацевич, А.И. Кириллов, А.А. Закуражнов//Физика твердого тела. -2004. -Т. 46. -Вып. 10. -С. 1901-1915.
  • Бехтерев А.Н. Спектроскопия колебательных состояний в средах на основе конденсированного углерода и наноуглерода//Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физ-мат. наук. -С. Петербург. -2007. -40 с.
  • Кузеев И.Р. Углерод в структуре железной матрицы и его влияние на эксплуатационные свойства конструкционных сталей/И.Р. Кузеев, С.В. Попова, А.Н. Васильев, Е.В. Шемагонова//Управление качеством в нефтегазовом деле. -2010. -№ 1 -С. 30-33.
Еще
Статья научная