omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-189-35-40OAGRAUomna-310Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGИсследование влияния термической обработки в атмосфере аргона на физико-химическое состояние титановой фольгиThe analysis of the effect of heat treatment in various atmospheres on the structure of titanium foilhttps://orcid.org/0000-0001-6450-5364КнязевЕ. В.KnyazevE. V.

Князев Егор Владимирович, кандидат технических наук, научный сотрудник; доцент кафедры «Машиностроение и материаловедение» Машиностроительного института

AuthorID (РИНЦ): 666119

AuthorID (SCOPUS): 55657278600

ResearcherID: AAU-4486-2020

г. Омск

Knyazev Egor Vladimirovich, Candidate of Technical Sciences, Researcher; Associate Professor of Mechanical Engineering and Materials Science Department, Mechanical Engineering Institute

AuthorID (RSCI): 666119

AuthorID (SCOPUS): 55657278600

ResearcherID: AAU-4486-2020

Omsk

knyazevyegor@mail.ruБадамшинА. М.BadamshinA. M.

Бадамшин Артем Маратович, старший преподаватель кафедры «Машиностроение и материаловедение» Машиностроительного института

AuthorID (РИНЦ): 1032513

AuthorID (SCOPUS): 57211271253

ResearcherID: AAA-3846-2019

г. Омск

Badamshin Artem Maratovich, Senior Lecturer of Mechanical Engineering and Materials Science Department, Mechanical Engineering Institute

AuthorID (RSCI): 1032513

AuthorID (SCOPUS): 57211271253

ResearcherID: AAA-3846-2019

Omsk

artembadamschin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0840-9137СтенькинЮ. А.StenkinYu. A.

Стенькин Юрий Алексеевич, кандидат химических наук, научный сотрудник

AuthorID (РИНЦ): 150801

AuthorID (SCOPUS): 19639375100

ResearcherID: AAN-1001-2021

г. Омск

Stenkin Yuriy Alekseyevich, Candidate of Chemical Sciences, Researcher

AuthorID (RSCI): 150801

AuthorID (SCOPUS): 19639375100

ResearcherID: AAN-1001-2021

Omsk

sten@obisp.oscsbras.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2622-7492РогачевЕ. А.RogachevE. A.

Рогачев Евгений Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, директор научно-образовательного ресурсного центра нанотехнологий «Наноцентр», доцент кафедры «Физика»

AuthorID (РИНЦ): 670217

AuthorID (SCOPUS): 56503848300

ResearcherID: AAS-1459-2020

г. Омск

Rogachev Evgeniy Anatolyevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Director of the Scientific and Educational Resource Centre for Nanotechnologies «Nanocentre», Associate Professor of Physics Department

AuthorID (RSCI): 670217

AuthorID (SCOPUS): 56503848300

ResearcherID: AAS-1459-2020

Omsk

evg.rogachev@yandex.ruОмский научный центр СО РАН; Омский государственный технический университетРоссияОмский государственный технический университетРоссияОмский научный центр СО РАНРоссия202430032024013540Copyright © Князев Е.В., Бадамшин А.М., Стенькин Ю.А., Рогачев Е.А., 20242024Князев Е.В., Бадамшин А.М., Стенькин Ю.А., Рогачев Е.А.Knyazev E.V., Badamshin A.M., Stenkin Y.A., Rogachev E.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/310

Методами оптической микроскопии, энергодисперсионного анализа исследована структура и элементный состав титановой фольги, проходившей отжиг в инертной атмосфере в присутствии углеводородов. Проведенные термические обработки моделировали процесс синтеза многостенных углеродных нанотрубок. В результате обработок существенно снижается пластичность исследуемого материала. Показано, что в результате отжига изменяется структура фольги. С увеличением температуры отжига наблюдается рост концентраций углерода и кислорода, а также существенно увеличивается твердость материала, что, вероятно, связано с формированием в структуре фольги оксида титана и карбида титана.

The structure and elemental composition of titanium foil annealed in an inert ambient in the presence of hydrocarbons are studied by optical microscopy and scanning electron microscopy. The heat treatments carried out are simulated the synthesis process of multi-walled carbon nanotubes. As a result of the treatments, the plasticity of the material under study is significantly reduced. It is shown that the structure of the foil changes as a result of annealing. With an increase in the annealing temperature, an increase in carbon and oxygen concentrations is observed, and the hardness of the material increases significantly, which is probably due to the formation of titanium oxide and titanium carbide in the foil structure.

титантермическая обработкаоптическая микроскопияэнергодисперсионный анализмеханические свойстваtitaniumheat treatmentoptical microscopyenergy dispersion analysismechanical propertiesРабота выполнена в рамках программы «Приоритет 2030». В работе использовано оборудование научно-образовательного ресурсного центра ОмГТУ «Нанотехнологии».The work is carried out within the framework of the «Priority 2030» program. The equipment of the Scientific and Educational Resource Centre of Omsk State Technical University «Nanotechnologies» is used in the work.ReferencesМихеев К. Г., Сюгаев А. В., Зонов Р. Г. [и др.]. Лазерно-индуцированный графен и его модификация полипирролом для увеличения емкости микросуперконденсатора // Физика твердого тела. 2023. Т. 65, № 2. С. 353–360. DOI: 10.21883/FTT.2023.02.54313.529.Mikheyev K. G., Syugayev A. V., Zonov R. G. [et al.]. Lazerno-indutsirovannyy grafen i ego modifikatsiya polipirrolom dlya uvelicheniya emkosti mikrosuperkondensatora [Laser-induced graphene and its modification with polypyrrole for increasing microsupercapacitor capacitance] // Fizika tverdogo tela. Physics of the Solid State. 2023. Vol. 65, no. 2. P. 347–354. DOI: 10.21883/FTT.2023.02.54313.529. (In Russ.).Muzaffar A., Ahamed M. B., Deshmukh K. [et al.]. A review on recent advances in hybrid supercapacitors: Design, fabrication and applications // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 101. P. 123–145. DOI: 10.1016/j.rser.2018.10.026.Muzaffar A., Ahamed M. B., Deshmukh K. [et al.]. A review on recent advances in hybrid supercapacitors: Design, fabrication and applications // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 101. P. 123–145. DOI: 10.1016/j.rser.2018.10.026. (In Engl.).Palchoudhury S., Ramasamy K., Ram K. Gupta [et al.]. Flexible Supercapacitors: A Materials Perspective // Frontiers in Materials. 2019. Vol. 5. 83. DOI: 10.3389/fmats.2018.00083.Palchoudhury S., Ramasamy K., Ram K. Gupta [et al.]. Flexible Supercapacitors: A Materials Perspective // Frontiers in Materials. 2019. Vol. 5. 83. DOI: 10.3389/fmats.2018.00083. (In Engl.).Лобов И. А., Давлеткильдеев Н. А., Несов С. Н. [et al.]. Структура межфазной границы полианилин-углеродная нанотрубка // Письма в ЖТФ. 2022. Т. 48, № 12. С. 7–10. DOI: 10.21883/PJTF.2022.12.52670.19193.Lobov I. A., Davletkil’deyev N. A., Nesov S. N. [et al.]. Struktura mezhfaznoy granitsy polianilin-uglerodnaya nanotrubka [Structure of the polyaniline−carbon nanotube interface] // Pis’ma v ZhTF. Technical Physics Letters. 2022. Vol. 48, no. 12. P. 7–10. DOI: 10.21883/PJTF.2022.12.52670.19193. (In Russ.).Lu X., Li F., Steimecke M. [et al.]. Titanium as a Substrate for Three-Dimensional Hybrid Electrodes for Vanadium Redox Flow Battery Applications // ChemElectroChem. 2020. Vol. 7. P. 737–744. DOI: 10.1002/celc.201901896.Lu X., Li F., Steimecke M. [et al.]. Titanium as a Substrate for Three-Dimensional Hybrid Electrodes for Vanadium Redox Flow Battery Applications // ChemElectroChem. 2020. Vol. 7. P. 737–744. DOI: 10.1002/celc.201901896. (In Engl.).Szabу A., Andricevic P., Pбpa Z. [et al.]. Growth of CNT Forests on Titanium Based Layers, Detailed Study of Catalysts // Frontiers in Materials. 2018. Vol. 6. 593. DOI: 10.3389/fchem.2018.00593.Szabó A., Andricevic P., Pápa Z. [et al.]. Growth of CNT Forests on Titanium Based Layers, Detailed Study of Catalysts // Frontiers in Materials. 2018. Vol. 6. 593. DOI: 10.3389/fchem.2018.00593. (In Engl.).Казаченок М. С., Панин А. В., Иванов Ю. Ф. [и др.]. Влияние термического отжига на механическое поведение технического титана ВТ1-0, имеющего субмикрокристаллическую структуру в поверхностном слое или в объеме материала // Физическая мезомеханика. 2005. Т. 8, № 4. С. 37–47.Kazachenok M. S., Panin A. V., Ivanov Yu. F. [i dr.]. Vliyaniye termicheskogo otzhiga na mekhanicheskoye povedeniye tekhnicheskogo titana VT1-0, imeyushchego submikrokristallicheskuyu strukturu v poverkhnostnom sloye ili v ob”yeme materiala [Effect of thermal annealing on the mechanical behavior on commercial titanium VT1-0 with submicrocristalline structure in the surface layer or material bulk] // Fizicheskaya mezomekhanika. Physical Mesomechanics. 2005. Vol. 8, no. 4. P. 37–47. (In Russ.).Спивак Л. В., Щепина Н. Е. Особенности полиморфного превращения в титане // Журнал технической физики. 2021. Т. 91, № 8. С. 1233–1238. DOI: 10.21883/JTF.2021.08.51096.53-21s.Spivak L. V., Shchepina N. E. Osobennosti polimorfnogo prevrashcheniya v titane [Features of polymorphic transformation in titanium] // Zhurnal tekhnicheskoy fiziki. Technical Physics. 2021. Vol. 91, no. 8. P. 1233–1238. DOI: 10.21883/JTF.2021.08.51096.53-21s. (In Russ.).Лопатин Н. В., Дьяконов Г. С., Жеребцов С. В. [и др.]. Структура и механические свойства наноструктурного листа из титана ВТ1-0, полученного холодной прокаткой // Научные ведомости. Серия: Математика. Физика. 2010. Т. 82, № 11. С. 69–77.Lopatin N. V., D’yakonov G. S., Zherebtsov S. V. [et al.]. Struktura i mekhanicheskiye svoystva nanostrukturnogo lista iz titana VT1-0, poluchennogo kholodnoy prokatkoy [Structure and mechanical properties of nanostructured sheet of titanium VT1-0 produced by cold rolling] // Nauchnyye vedomosti. Seriya Matematika. Fizika. Scientific Bulletin of Belgorod State University. Series: Mathematics. Physics. 2010. Vol. 82, no. 11. P. 69–77. (In Russ.).Грязнов М. Ю., Шотин С. В., Чувильдеев В. Н. [и др.]. Улучшение физико-механических характеристик нелегированного титана ВТ1-0 и исследование влияния на них режимов селективного лазерного сплавления // Журнал технической физики. 2023. Т. 93, № 2. С. 241–248. DOI: 10.21883/JTF.2023.02.54499.209-22.Gryaznov M. Yu., Shotin S. V., Chuvil’deyev V. N. [et al.]. Uluchsheniye fiziko-mekhanicheskikh kharakteristik nelegirovannogo titana VT1-0 i issledovaniye vliyaniya na nikh rezhimov selektivnogo lazernogo splavleniya [Improving the physical and mechanical characteristics of unalloyed titanium VT1-0 and studying the effect of selective laser melting parameters] // Zhurnal tekhnicheskoy fiziki. Technical Physics. 2023. Vol. 93, no. 2. P. 241–248. DOI: 10.21883/JTF.2023.02.54499.209-22. (In Russ.).Булков А. Б., Пешков В. В., Селиванов В. Ф. [и др.]. Кинетика роста газонасыщенных (охрупченных) слоев на титане при вакуумном отжиге// Вестник Воронежского государственного технического университета. 2020. Т. 16, № 2. С. 142–148. DOI: 10.25987/VSTU.2020.16.2.019.Bulkov A. B., Peshkov V. V., Selivanov V. F. [et al.]. Kinetika rosta gazonasyshchennykh (okhrupchennykh) sloyev na titane pri vakuumnom otzhige [Kinetics of growth of gas-saturated (embroken) layers on titanium at vacuum annealing] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Bulletin of Voronezh State Technical University. 2020. Vol. 16, no. 2. P. 142–148. DOI: 10.25987/VSTU.2020.16.2.019. (In Russ.).Youngprasert B., Poochinda K., Ngamprasertsith S. Treatment of Acetonitrile by Catalytic Supercritical Water Oxidation in Compact-Sized Reactor // J. Water Resource and Protection. 2010. Vol. 2. P. 222–226. DOI: 10.4236/jwarp.2010.23025.Youngprasert B., Poochinda K., Ngamprasertsith S. Treatment of Acetonitrile by Catalytic Supercritical Water Oxidation in Compact-Sized Reactor // J. Water Resource and Protection. 2010. Vol. 2. P. 222–226. DOI: 10.4236/jwarp.2010.23025. (In Engl.).Tan Y., Xu L., Xu Z. [et al.]. Effects of Ti foil thickness on microstructures and mechanical properties of in situ synthesized micro-laminated TiC/Ti composites // Materials Science & Engineering A. 2019. Vol. 767. 138296. DOI: 10.1016/j.msea.2019.138296.Tan Y., Xu L., Xu Z. [et al.]. Effects of Ti foil thickness on microstructures and mechanical properties of in situ synthesized micro-laminated TiC/Ti composites // Materials Science & Engineering A. 2019. Vol. 767. 138296. DOI: 10.1016/j.msea.2019.138296. (In Engl.).Wang N., Choi Y., Oue K. [et al.]. Fabrication of in-situ rod-like TiC particles dispersed Ti matrix composite using graphite power sheet // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. 19154. DOI: 10.1038/s41598-022-23796-4.Wang N., Choi Y., Oue K. [et al.]. Fabrication of in-situ rod-like TiC particles dispersed Ti matrix composite using graphite power sheet // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. 19154. DOI: 10.1038/s41598-022-23796-4. (In Engl.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.