Углерод в конденсированных углеводородных фазах, сталях и чугунах

В статье представлен обзор исследований, проведенных, в основном, сотрудниками Уфимского государственного нефтяного технического университета, направленных на выявление новых свойств углерода в конденсированных средах, таких, как нефтяные и каменноугольные пеки, стали и чугуны. Углерод играет важную роль в индустрии строительных материалов, входя в состав дорожных и кровельных битумов, задавая основные механические свойства сталей. Обнаружено, что в классических стеклоподобных веществах - пеках, содержащих несколько тысяч индивидуальных углеводородов различного строения, возникают кристаллоподобные структуры в макромасштабе, что существенно расширяет понятие кристалличности. В структурах пеков управляющим параметром процесса ступенчатого структурирования является парамагнетизм конденсированных ароматических углеводородов. В сталях и чугунах обнаружены фуллерены и идентифицированы различными методами спектрометрии и микроскопии. Фуллерен С60, содержащий 60 атомов углерода, имеет диаметр 0,7 нм и относится к нанообъектам, оказывающим существенное влияние на формирование свойств сталей и чугунов. Показано, что фуллерены присутствуют на всех стадиях получения чугунов, образуются при внедрении углерода извне, кристаллизации металла в сварных соединениях. Создание модифицированных фуллереновых слоев в сталях позволяет улучшить антикоррозионные и трибологические свойства конструкционных материалов. В то же время диффузия углерода извне из углеродистых отложений на поверхности металла также приводит к образованию дополнительного количества фуллеренов. При этом создаются условия для возникновения локальных микроискаже ний структуры, приводящих к образованию трещин. Трудности в изучении распределения фуллеренов в матрице железа заключаются в трудоемкости метода, который требует растворения матрицы в плавиковой кислоте и стадийного выделения фуллеренов с последующей идентификацией спектральными методами.