Белорусский государственный технологический университет, Минск, Беларусь:

Н. Р. Прокопчук, профессор кафедры полимерных композиционных материалов, член-корр. Национальной академии наук Беларуси, докт. хим. наук, эл. почта: nrprok@gmail.com

А. Ю. Клюев, профессор кафедры технологии деревообрабатывающих производств, докт. техн. наук, эл. почта: tnsippm@belstu.by
И. О. Лаптик, инженер кафедры полимерных композиционных материалов, эл. почта: inna.laptik@yandex.ru

Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия:
А. Г. Сырков, профессор кафедры общей и технической физики, докт. техн. наук, эл. почта: syrkovandrey@mail.ru

Проведено модифицирование модельного состава ЗГВ-101 наноалмазными частицами, предназначенного для точного литья изделий из черных и цветных металлов, производства ОАО «Завод горного воска» (Беларусь). В лабораторных условиях разработана технология введения в модельный состав ЗГВ-101 наноалмазных частиц производства НП ЗАО «Синта» — алмазосодержащей шихты марки АШ-А и ультрадисперсного синтетического алмаза марки УДА СП. Осуществлена оценка совместимости наночастиц с модельным составом в зависимости от способа его внедрения. Получены модельные составы с разными концентрациями наночастиц, % (мас.): 0,005; 0,01; 0,05; 0,1. Существенно улучшена теплостойкость ЗГВ-101, повышены температуры размягчения ТР и каплепадения по Уббелоде ТУБ; установлены зависимости ТР и ТУБ от концентрации наночастиц, объяснен их характер (быстрый рост теплостойкости модельных составов при начальных концентрациях 0,005 % (мас.) и последующее снижение ее с дальнейшим ростом содержания наночастиц). Установлена причина повышения теплостойкости модельного состава ЗГВ-101 наноалмазными частицами при 0,001–0,005 % (мас.). Гипотеза связана с тем, что при приведенных концентрациях наночастиц формируется пространственная физическая сетка в результате взаимодействия энергетически активной поверхности наночастиц с карбоксильными и гидроксильными группами компонентов, входящих в состав ЗГВ-101. При увеличении содержания наноалмазных частиц выше 0,01–0,02 % (мас.) в композиции нарушается равномерность их распределения по объему модельного состава из-за частичной агрегации и снижается их связь с функциональными группами компонентов композиции.

Работа рекомендована к публикации оргкомитетом Международного симпозиума «Нанофизика и Наноматериалы» (24–29 ноября 2021 г., Санкт-Петербург, Горный университет).

1. Petrov G. V., Shneerson Ya. M., Andreev Yu. V. Extraction of platinum metals during processing of chromium ores from dunnite deposits // Journal of Mining Institute. 2018. Vol. 231. P. 281–286.
2. Syzyakov V. M., Brichkin V. N. About the role of hydrated calcium carboaluminates in improving the technology of compex processing of nephelines // Journal of Mining Institute. 2018. Vol. 231. P. 292–298.
3. Шалыгин Л. М., Сизяков В. М. Научная школа металлургов Санкт-Петербургского горного института (к 300-летитю Санкт-Петербурга и 230-летию первого в Петербурге высшего учебного заведения) // Цветные металлы. 2003. № 7. С. 4–13.
4. Aleksandrova T. N., Heide G., Afanasova A. V. Assessment of refractory gold-bearing ores based of interpretation of thermal analysis data // Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 235. Р. 30–37.
5. Jeevanandam J., Barhoum A., Yen S. Chan, Dufresne A., Danquah M. K. Review on nanoparticles and nanostructured materials: history, sources, toxicity and regulations // Beilstein Journal of Nanotechnology. 2018. No. 9. P. 1050–1074.
6. Sivenkov A. V., Nikitina V. O., Serdiuk N. A., Konchus D. A., Pryakhin E. I. Creating a model of diffusion deposition of metal coatings from melts of low-melting metals // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 560. P. 012188.
7. Mikhailov A. V., Serdiuk N. A., Sivenkov A. V., Pryakhin E. I. Surface alloying from the fusible metal melts // XII Russian-German Raw Material Forum: Youth Day. 2019. P. 101, 102.
8. Serdiuk N. A. Sivenkov A. V., Pryakhin E. I. The use of fluxes in technology of application protective coatings of low – melting melts // Science Reports on Resource Issues. 2019. Vol. 1. P. 284–287.
9. Кончус Д. А., Сивенков А. В., Чиркова О. С. Влияние лазерной маркировки на свойства поверхности стали 08Х18Н10 // Металло обработка. 2018. № 4. С. 21–27.
10. Konchus D. A., Sivenkov A. V. A surface structure formation of stainless steel using a laser // Materials Science Forum. 2021. No. 1022. P. 112–118.

11. Болобов В. И., Кувшинкин С. Ю. Материаловедение: стали с особыми свойствами, цветные металлы, неметаллические материалы : учебное пособие. — Санкт-Петербург : Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2014. — 94 c.
12. Радбиль А. Б., Клюев А. Ю., Прокопчук Н. Р. Разработка научно-прикладных основ глубокой и комплексной переработки живицы сосны обыкновенной Pinus Silvestris L. // Химические технологии, биотехнология, геоэкология. 2017. № 1. С. 41–53.
13. Клюев А. Ю., Прокопчук Н. Р. Новые направления переработки и использования сосновой живицы. — Минск : БГТУ, 2020. — 232 с.
14. Grebler S., Prenner S., Kurz A., Resch S., Pavlicek A. et al. Polymer nanocomposites – additives, properties, applications, environmental aspects // Nanotrust dossier. 2020. No. 58. P. 1–6.
15. Бабаев А. А., Зобов М. Е., Теруков Е. И., Ткачев А. Г. Технология получения полимерных композитов на основе углеродных нановолокон // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2020. Т. 56, № 4. С. 416–421.
16. Stepa R. A., Kuhl K. Nanomaterials. — URL: https://oshwik eu/wiki/Category:Nanomaterials (дата обращения 28.05.2022).
17. Репях С. И. Требования к модельным составам отливок особо ответственного назначения // Металл и литье Украины. 2010. № 11. С. 10–17.
18. Pat. 2883881 FR. Paste composition useful in reusable compositions obtained by mixing under heat a filler in powder form and wax / Viala artigues renaud; applied: 14.02.2019 ; published 06.10.2006.
19. Пат. SU 955611. Композиции для изготовления выплавляемых литейных моделей / Воробьева М. И., Жукова Ю. М.; заявл. 28.02.1981 ; опубл. 20.03.2005, Бюл. № 8.
20. Pat. 1579934 EP. Process for the production of a muffle for investment casing or model casting and composition of such a muffle / Wiest Т., Dierkes S., Schlueter M.; applied: 28.09.2005.
21. Пат. 2447968 РФ. Композиции для изготовления выплавляемых моделей / Поклад В. А., Оспенникова О. Г., Пикулина Л. В., Рассохина Л. И. ; заявл. 14.12.2010 ; опубл. 20.04.2012.
22. Рассохина Л. И., Парфенович П. И., Нарский А. Р. Проблемы создания модельных композиций нового поколения на базе отечественных материалов для изготовления лопаток ГТД // Новости материаловедения. Наука и техника. 2015. № 3. С. 38–42.
23. Оспенникова О. Г., Рассохина Л. И., Парфенович П. И. Разработка состава модельных композиций нового поколения с улучшенными характеристиками для изготовления лопаток и других деталей ГТД // Новости материаловедения. Наука и техника. 2016. № 1. С. 10–16.
24. Прокопчук Н. Р., Глоба А. И., Лаптик И. О., Сырков А. Г. Улучшение свойств покрытий по металлу наноалмазными частицами // Цветные металлы. 2021. № 6. С. 50–54. DOI: 10.17580/tsm.2021.06.07.
25. ТУ РБ 100056180.003–2003. Шихта алмазсодержащая. — Введ. 05.02.2004. — Минск : НП ЗАО «Синта», 2004.
26. ТУ РБ 28619110.001–95. Алмазы синтетические ультра дисперсные. — Введ. 01.11.1995. — Минск : НП ЗАО «Синта», 1995.
27. ГОСТ 23863–79. Продукты лесохимические. Методы определения температуры размягчения. — Введ. 01.01.1981. — М. : Издательство стандартов, 1979.