Отзыв официального оппонента 2 (Нанопористые анодно-оксидные пленки на порошковом сплаве титан-алюминий)

отзыв официального оппонента на диссертационную работу СТЕПАНОВОЙ Кристины Вячеславовны на тему «Нанопористые анодно-оксидные пленки на порошковом сплаве тнтан-алюминий»„представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.07- «Физика конденсированного состоянии» 1. Актуальность темы диссертации Вопросы, затронутые в диссертации Степановой К.В., посвящены исследованию кинетики анодирования легких сплавов нового класса материалов на основе у-алюминидов титана и созданию самоорганизованных нанопористых оксидных покрытий, которые интересны не только с точки зрения фундаме~ггальньгх представлений, но и имеют перспективные практические применения в плане повышения жаростойкости и жаропрочности материалов, что представляет собой важнейшую задачу для промышленности, при использовании их в условиях действия высоких температур. В настоящее время наиболее перспективными сплавами на основе алюминидов титана являются сплавы у-Т1А1, благодаря комплексу нх механических свойств: прочности, пластичности, усталостным свойствам, но в первую очередь жаропрочности.

Весьма перспективны также алюминиды титана из спеченных порошков Т1А1, которые позволяют использовать этот материал для изготовления деталей методами порошковой металлургии. Прн этом, модификация поверхности микрочастип порошка анодированием позволяет вырастить наноструктурированную оксидную пленку, которая значительно увеличивает удельную поверхность, что существенно улучшает их биосовместимость, каталитичес кую активность, жаростойкость и жаропрочность. Формирование нанопор истого оке идного покрытия на спеченном алюминиде титана до сих пор не изучалось, в связи с чем, исследования, направленные на изучение закономерностей формирования и создания поверхностных структур — самоорганизованных нанопористых покрытий, способных надежно работать при высоких температурах и в циклическом режиме, представляется весьма актуальным.

Весьма существенным преимуществом спеченных сплавов Т1А1 является то, что оксидная пленка при анодировании и последующей кристаллизации (путем отжнга) включает окислы алюминия А1зоз, и титана Т10,. Последние, как известно, считаются наиболее эффективными фотокатализаторамн для разложения широкого круга органических н неорганических токсичных веществ. Однако отмечается, .что Т10 проявляет фотокаталитичес кую активность только под действием ультрафиолетового излучения, тогда как расширение этой способности до областей видимого и даже инфракрасного излучения представляет собой заманчивую перспективу. Для этого необходимо добиться оптимальной зонной структуры, благоприятствующей проявлению фотокаталитической активности в видимом спектре излучения.

Таким образом, формируемые анодированием нанопорнстые оксидные пленки на поверхности микрочастиц спеченного порошкового сплава Т1А1 способствуют возрастанию удельной поверхности и улучшению каталитической и фотокаталитической активности нового композиционного материала, исследование которого не проводилось и не изучалось. В связи с вышеизложенным, тема диссертации Степановой К.В., связанная с изучением закономерностей формирования нанопористых оксидных пленок при анодировании нового класса материалов алюминидов титана, их структуры, и оценкой их функциональных свойств, представляется весьма востребованной и является актуальной задачей, 2. Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций Научные положения, выводы и рекомендации, приведенные в рассматриваемой работе, вполне обоснованы, поскольку автором проведен необходимый комплекс исследований от создания теоретических предпосылок, проведения большого количества лабораторных экспериментов и логического обсуждения полученных результатов.

3. Достоверность результатов работы Достоверность результатов работы не вызывает сомнений, поскольку все экспериментальные исследования автором проведены при использовании современных методов исследования, в соответствии с действующими государственными стандартами или многократно апробированными на практике методиками и на современном аналитическом оборудовании, своевременно прошедшем государственную поверку. Кроме того, полученные в раооте результаты находятся в полном соответствии с результатами других исследователей, занимавшихся изучением процесса анодировання алюминиевых и титановых сплавов.

Исследования объектов автором проведены с помощью комплекса взаимодополняющих современных методов и подтверждаются воспроизводимостью результатов на болыпом количестве образцов. 4. Научная новизна Соискателем впервые разработаны и получены самоорганизованные нанопористые анодно-оксидные пленки гетерогенного состава с размерами пор от 40 до 80 нм на порошковом сплаве Т1-40вес.00А1.

Проведены комплексные исследования структуры полученных пленок на атомном и мезоскопическом уровнях. Автором изучены особенности термической кристаллизации разработанных нанопористых анодно-оксидных пленок в вакууме н на воздухе при температуре Т=1 093 К. Показано, что фазовый состав отожженных на воздухе АОП представляет совокупность фаз оксидов титана ~анатаза и рутила), оксидов алюминия (а- и у- А1 Оз), оксидной керамики А12Т105 и следов Т1~0 .

Установлен факт уменыпения оптической ширины запрещенной зоны титан оксидной компоненты в нанопористых оксидных пленках на порошковом сплаве Т)-40о~овес.А! по сравнению с нанотрубчатым анодным Т| Оз. Обнаружена фотокаталити ческая активность нанопористых аноднооксидных пленок под действием электромагнитного излучения видимого спектра. б. Значимость результатов дли науки н практики Значимость результатов для науки и практики заключается установленных автором закономерностях роста и структурообразования нанопористых оксидных пленок, что является важным как для развития теоретических представлений о самоорганизации при электрохимическом анодировзнии порошковых материалов, так и для направленного синтеза тонкопленочных оксидов с заданными параметрами.

Из основании этого, совместно с ранее накопленными знаниями, могут быть сформированы некоторые представления о роли различных факторов, влияющих на формирование конкретных покрытий. Автором обнаружено в составе отожженных на воздухе при Т=1093К образцов как высокотемпературной фазы и-А1 Оь так и оксидной керамики А1~Т)Оь что способствует увеличению температурного интервала эксплуатации сплавов )-Т)А1 и открывает перспекгивы использования этого материала в авиационном двигателестроении. Показана перспективность применения сзмоорганизованных нанопористых анодно-оксидных пленок с высокой удельной поверхностью на сплаве Т1-40',4вес.А1 для создания новых фото каталити чески активных тонкопленочных покрытий с характеристиками, превосходящими существующие аналоги. Полученный диспергированный материал может быть использован в качестве фотокзталитического компонента лаков и красок.

Полученные в работе результаты могут служить основой для разработки нОВых ПОРОП1кОВых мульгифункционзльных нанОмзтеризлов. Результаты работы диссертанта были использованы при выполнении государственных контрактов и поддержаны различными грантами Министерства Образования и науки РФ и Министерства экономического развития Республики Карелия. б. Оценка содержания диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка сокращений и списка Использованных источников из 264 наименований, изложена нз 1б2 страницах, содержит ! 7 таблиц и 85 рисунков. В тексте диссертации соблюдена логическая последовательность изложения материала.

Во введении обоснована актуальность темы работы, определены цель и задачи исследования, изложены научная новизна, практическая значимость, сформулирОВаны ОсноВные положения, Выносимые на защиту. В первой главе дан литературный обзор, состояние и степень проработанности темы исследования. Представлен аналитический обзор технической литературы о сплавах на основе алюминидов титана, представлены сведения о системах Т1-Л1 и Т1-Л1-О, обсуждаются свойства интерметаллидов Т1А!, Т1Л1;, Т1~Л1, методы их получения и их высокотемпературное окисление. Второй раздел первой главы посвящен самоорганизованным регулярно-пористым анодным оксидам на ал1оминии ~ПАОЛ) и нанотрубчатым анодным оксидам на титане 1НТАОТ). Обобщена информация об особенностях получения, структуре, свойствах и предлагаемых механизмах роста оксидпых пленок. Анализируются данные о термической кристаллизации анодных оксидов на А1 и Т1 и их фотокаталитической акт~~~о~~~.

Вторая ~~ива посвящена описанию объектов исследования и изложению применявшихся методик экспериментов и обработки данных. Объектами исследования являлись анодно-оксидные пленки, отделенные и неотделенные от металлических подложек, полученные анодированием Т1-40весЗоА1, а также Т1 (ВТ1-00), Л1 ~Л99) в гальваностатическом и вольтстатическом режимах оксидирования в водных растворах серной кислоты и смеси серной и плавиковой кислот, а также в органических электролитах на основе этиленгликоля и глицерина и фтористого аммония. Из методов исследования состава, структуры и свойств анодных оксидов использовались: сканирующая электронная микроскопия ~СЭМ) с энергодисперсионным рентгеновским анализатором 1'ЭДСА), атомно-силовая микроскопия ~ЛСМ), инфракрасная Фурье-спектрос копия ~ИКФС), рентегноструктурный анализ 1РСА) и рентгеновская спектроскопия 1РЭС).

Фотокаталитическую активность объегтов автор определял на специально разработанной установке с применением оптического спектрофотометра ПЭ-5300ВИ. В юрви~ьвй главе изложены комплексные исследования особенностей формирования и структуры оксидных пленок анодированием во фторсодержащих электролитах образцов Т1-40вес.','оЛ1, А1 и Т1. Определены оптимальные условия анодирования образцов, приводящие к формированию нанопорнстых оксидных пленок с открытыми порами со средним эффективным диаметром 50-70 нм. Изучен элементный состав оксидных пленок.