Исследована последовательность фазовых превращений в процессе кристаллизации Sr₂CrMoO_6-δ из стехиометрической смеси простых оксидов SrCO₃+ 0,5Cr₂O₃+MoO. Установлено, что фазообразование хромомолибдата стронция протекает через ряд последовательно-параллельных стадий. Согласно данным дифференциально-термического и термогравиметрического анализов обнаружено, что в температурном диапазоне 300−1300 К наблюдается пять ярко выраженных эндотермических эффектов. При изучении последовательности фазовых превращений в процессе синтеза двойного перовскита обнаружено, что основными сопутствующими соединениями являются SrCrO₃, SrMoO₄ и Sr₂CrO_4.  При этом замечено, что с ростом температуры отжига от 300К до 1270К в исходной смеси первоначально и практически одновременно появляются сложные соединения SrCrO₄, SrCrO₃ (350−550К), а затем и SrMoO₄, Sr₂CrO₄ (600−750К). С последующим увеличением температуры обнаружено, что в интервале температур 940−1100К концентрация фаз SrMoO₄, Sr₂CrO₄ и SrCrO₃ резко падает с появлением и ростом двойного перовскита Sr₂CrMoO_6–δ. При этом в интервале температур до 1120-1190 К основные рентгеновские рефлексы фазы Sr₂CrO₄ уменьшаются незначительно, тогда как интенсивность рентгеновских рефлексов фаз SrCrO₃ и SrMoO₄ снижается существенно больше и их содержание в образце при температуре 1170 К составляет не более 7,9%. При рассмотрении амплитудных значений производной степени превращения фаз SrCrO₃, SrMoO₄ и Sr₂CrO₄, при которых скорости их кристаллизации максимальны, обнаружено, что для Sr₂CrO₄ величина |(da/dt)|_mах соответствует наибольшей температуре T=1045 К, что указывает на наличие кинетических трудностей при образовании фазы Sr₂CrO₄, которая в дальнейшем не исчезает, а при ее появлении наблюдается замедление роста двойного перовскита. На основании изучения динамики фазовых превращений для получения однофазного Sr₂CrMoO_6–δ со сверхструктурным упорядочением Cr/Mo и улучшенными магнитными характеристиками были применены прекурсоры SrCrO₃, SrMoO₄ с использованием комбинированных режимов нагрева.

Усовершенствован процесс выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского, который включает использование двух потоков аргона. 1-й, основной поток, 15-20 нл/мин, направлен сверху вниз, вдоль растущего монокристалла. Он захватывает продукты реакции расплава с кварцевым тиглем (в основном, SiO), отводит их из камеры через патрубок в нижней части камеры и обеспечивают получение бездислокационных монокристаллов из загрузок большой массы. Аналогичные процессы известны и повсеместно используются в мировой практике с 1970-х гг. 2-й, дополнительный поток, 1,5-2 нл/мин, направлен по углом 45о к поверхности расплава в виде струй из сопел, расположенных по кольцу. Этот поток инициирует образование области турбулентного течения расплава, которая изолирует фронт кристаллизации от конвективных потоков, обогащённых кислородом, а также усиливает испарение углерода из расплава. Подтверждён факт, что испаряемый из расплава кислород (в виде SiO) является «транспортом» для нелетучего углерода. Проведение промышленных процессов показало, что в выращенных монокристаллах может быть существенно снижено содержание углерода, вплоть до значений, меньших, чем в исходном сырье. В выращенных с использованием двух потоков аргона монокристаллах зафиксированы также повышенная макро- и микрооднородность распределения кислорода, существенно большая длина кристалла с заданной, постоянной концентрацией кислорода. Достижение концентрации углерода в 5 – 10 раз меньшей, чем в исходном сырье, возможно при малых количествах аргона на плавку (15-20 нл/мин по сравнению с используемыми в обычных процессах 50-80 нл/мин. Использование дополнительного потока аргона, имеющего интенсивность истечения в 10 раз меньшую, чем у основного потока, не искажает характер обтекания основным («осевым») потоком поверхности монокристалла, не нарушает рост бездислокационного монокристалла, не вызывает увеличения плотности микродефектов, что свидетельствует об отсутствии изменений температурных градиентов и термоударов, приводящих к возникновению термических напряжений в монокристалле.

Рассмотрена оригинальная модификация метода направленной кристаллизации в виде многокассетного процесса, которая обладает сравнительной простотой и высокой производительностью. Основой данного исследования работы послужили отечественные патенты и технологические исследования, проводимые в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС». В результате были разработаны математические модели многокассетного метода, позволяющие как трехмерный радиационно-кондуктивный анализ тепловых процессов во всем объеме теплового узла, так и двумерный анализ конвективно-кондуктивного теплообмена в отдельной кассете. Проведенные на их основе параметрические расчеты были нацелены на выявление роли расположения и размеров компонентов теплового узла в формировании теплового поля в кассетном блоке; установление влияния вертикальной однородности подвода тепла к кассетному блоку и скорости снижения мощности нагрева в процессе кристаллизации пластины, а также на определение влияния малых перекосов в конструкции кассеты и нарушения однородности  охлаждения её донной части на возникновение конвекции и асимметричного теплопереноса. Применение модели кондуктивно-радиационного теплообмена для всей конструкции теплового узла позволило провести параметрические расчеты, на основе которых проанализировано влияние компонентов конструкции теплового узла, их расположения и температуры на условия теплообмена на границах кассетного блока. На основе кондуктивно-конвективной модели в ростовой кассете определено, что асимметрия конструкции и граничных тепловых условий, а также неустойчивый вертикальный градиент температуры приводят к возникновению конвективных вихрей и существенному отклонению фронта кристаллизации от плоской формы. Расчеты по модели конвективного массообмена показали, что увеличение на порядок скорости кристаллизации расплава значительно увеличивает поток теллура в кристалл, тем самым существенно изменяя состав расплава вблизи фронта кристаллизации и, таким образом, являясь потенциальной причиной начала дендритного роста. Достоверность результатов расчетов проверялась на ряде тестов, в которых анализировалось влияние тепломассопереноса на форму фронта кристаллизации при скоростях охлаждения кассеты, соответствующих данным процессов по выращиванию поликристаллов теллурида висмута.

В работе проводится вычисление эффективного коэффициента теплопроводности для бинарной гетероструктуры на примере сверхрешетки GaAs/AlAs для различных периодов и при различных температурах окружающей среды. Для расчета теплопроводности использовалась модель модального подавления, аппроксимирующая решение кинетического уравнения Больцмана для фононов. Дисперсионные параметры и параметры рассеяния получены из первопринципных расчетов.

Статья посвящена проблеме решения научных задач в области материаловедения в среде высокопроизводительных вычислительных комплексов. Подходом к решению определенного рода задач в материаловедения является применение технологий математического моделирования, реализуемых специализированными системами моделирования. Наибольшую эффективность системы моделирования проявляют при развертывании в гибридных высокопроизводительных вычислительных комплексах (ГВВК), обладающих высокой производительностью и позволяющих решать задачи за приемлемое время с достаточной точностью. Однако существует ряд ограничений, влияющих на работу научного коллектива с системами моделирования в вычислительной среде ГВВК: необходимость доступа к графическим ускорителям на этапе разработки и отладки алгоритмов в системе моделирования, необходимость применения нескольких систем моделирования с целью получения наиболее оптимального варианта решения, необходимость динамического изменения настроек системы моделирования при решении задач. Решение проблемы вышеуказанных ограничений возлагается на индивидуальную среду моделирования, функционирующую в вычислительной среде ГВВК. Оптимальным решением для создания индивидуальной среды моделирования является технология виртуальной контейнеризации. Предлагается алгоритм формирования индивидуальной среды моделирования в гибридном высокопроизводительном вычислительном комплексе на основе системы виртуальной контейнерезации docker. Индивидуальная среда моделирования создается путем установки в базовый контейнер необходимого программного обеспечения, настройки переменных среды, установки пользовательского ПО и лицензий. Особенностью алгоритма является возможность формирования библиотечного образа из базового контейнера с настроенной индивидуальной средой моделирования. В заключении обозначены направление для проведения дальнейшей исследовательской работы. Представленный в статье алгоритм является независимым от реализации системы управления заданиями и может применяться для любого высокопроизводительного вычислительного комплекса.

Рассмотрены перспективные нанокомпозитные материалы на основе углерода и титана. Показано, что особый интерес представляет использование высокопористой матрицы. Материалы на основе таких матриц имеют минимальные весовые и высокие прочностные характеристики. Также в работе охарактеризованы композиты на основе пористых углеродных волокон с оксидами металлов. Направления получения композитов условно можно разделить на три вида: матричный способ, покрытие готовых наночастиц инертной оболочкой, образование наночастиц и матриц в одном процессе. Покрытие наночастиц инертной оболочкой позволяет предотвратить их окисление и сохранить необходимые магнитные свойства. При использовании таких методов как ИК-пиролиз, дуговое испарение образуется сторонние метал-углеродные фазы, которые загрязняют получаемый материал. Чтобы этого избежать, используют восстановители, например водород при закоксовывании наночастиц в токе метановой плазмы восстанавливает частицы металла из его золь-геля и не дает им вступить в реакцию с углеродом. Но при таком способе трудно контролировать размер частиц. Использование же готовой матрицы позволяет контролировать размер наночастиц. Однако, в таком методе используются высокие температуры, а иногда и водород, что усложняет процесс получения. Основной проблемой в области нанокомпозитов является поиск более технологичных, простых, дешевых и экологичных методов получения нанокомпозитов с высокими эксплуатационными характеристиками. Разработанная технология формирования порового пространства исходной углеродной матрицы не имеет вышеперечисленных недостатков. Данная технология имеет простое, дешевое, экологически чистое оформление, в процессе получения нанокомпозитов не применяются высокие температуры и не образуются сторонние металл-углеродные фазы. Полученные нанокомпозитные материалы были использованы в качестве электродов сверхъемких конденсаторных структур. При исследовании емкостных и электрических характеристик образцов было выявлено, что формирование металла на пористой углеродной матрице позволяет существенно уменьшить внутреннее сопротивление ячейки и увеличить удельную энергоемкость.

Алюминий – металл сферы применения которого постоянно расширяется. В настоящее время алюминий и его сплавы в ряде областей успешно вытесняют традиционно применяемые металлы и сплавы. Широкое использование алюминия и его сплавов обусловлено такими его свойствами, среди которых в первую очередь следует назвать малую плотность удовлетворительную коррозионную стойкость и электропроводность, способность к нанесению защитных и декоративных покрытий. Все это в сочетании с большими запасами алюминия в земной коре делает перспективными производства и потребление алюминия весьма широкими. Одним из перспективных направлений использования алюминия является электротехническая промышленность. Проводниковые алюминиевые сплавы типа E-AlMgSi (“алдрей”) являются представителями данной группы сплавов.

Одним из перспективных направлений использования алюминия является электротехническая промышленность. Проводниковые алюминиевые сплавы типа E-AlMgSi (“алдрей”) являются представителями данной группы сплавов. В работе представлены результаты исследования температурной зависимости теплоемкости, коэффициента теплоотдачи и термодинамических функции алюминиевого сплава E-AlMgSi (“алдрей”) с галлием. Исследования проведены в режиме «охлаждения».

Показано, что от температуры теплоемкость и термодинамические функции сплава E-AlMgSi (“алдрей”) с галлием увеличиваются, а значение энергия Гиббса уменьшается. Добавки галлия до 1мас.% уменьшают теплоемкость, энтальпию и энтропию исходного сплава и увеличивают величину энергии Гиббса.

Актуальным является применение «теплой жидкости» тетраметилсилана (TMС) в ионизационных камерах для измерения дозных профилей в водных фантомах для подготовки ускорителя к сеансу протонной терапии. Одно из перспективных направлений лучевой терапии — протонная терапия. Для повышения конформности процедуры важно точно знать дозные распределения от энерговыделения протонного пучка в водном фантоме перед проведением сеанса протонной терапии. Повысить точность дозного распределения помогает внедренный на ускорителе «Прометеус» детектор телевизионного типа (ДТеТ), измеряющий профили пика Брэгга по глубине пучка в водном фантоме. Для точного определения профиля пика Брэгга предлагается дополнительный способ, который позволит ДТеТ быстро в режиме on-line определять профиль по ширине пика Брэгга. Данная приставка к ДТеТ позволит повысить качество подведения терапевтического пучка, благодаря точному знанию профиля по ширине, и поэтому формируемое поле распределения высокой дозы будет соответствовать облучаемому объему у пациента и повысит конформность облучения. Дополнительная приставка к ДТеТ сконструирована на кремнийорганической «теплой жидкости» и представляет собой высокоточную ионизационную камеру с координатной чувствительностью по ширине водного фантома.

Полностью отработанная технология получения «теплой жидкости» ТМС, позволяет создать как микродозиметры для протонной терапии, так и детекторы для измерения «дозных профилей» в водных фантомах при калибровке ускорителя.

Рассматриваемая приставка к детектору ДТеТ, — калибратор-измеритель дозного поля (КИДП), может использоваться независимо от ДТеТ и с большой точность измерять в водном фантоме дозные профили пика Брэгга, как по глубине так и по ширине. Также КИДП может применяться для измерения выходов вторичных «мгновенных» нейтронов и гамма-квантов вылетающих из водного фантома ортогонально направлению протонного пучка.