Результати пошуку “pulsed current” – Збірник науково-технічних статей

2.1.2026 Прогнозування параметрів імпульсного струму для отримання дрібнокристалічної структури нікелевих покриттів

manager — Tue, 03 Nov 2026 13:19:28 +0000

2. Прогнозування параметрів імпульсного струму для отримання дрібнокристалічної структури нікелевих покриттів

Дата надходження статті до видання: 06.08.2026

Дата прийняття статті до друку після рецензування: 18.09.2026

Дата публікації: 02.11.2026

ISSN: 2617-5525

e-ISSN: 2617-5533

Автори:

Заблудовський В. О.¹, Титаренко В. В.²

ORCID авторів:

Заблудовський В. О.¹ ORCID, Титаренко В. В.² ORCID

Організація:

Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна¹, НТУ «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна²

Сторінка: Kosm. teh. Raket. vooruž. 2026, (1); 14-22

Мова: Українська

Анотація: Досліджено вплив параметрів імпульсного уніполярного струму на процес електроосадження нікелевих покриттів, структуру таких покриттів, субструктуру, механічні та захисні властивості з позицій створення покриттів для високонавантажених деталей ракетно космічної техніки. На основі комплексних металографічних, рентгеноструктурних, електрохімічних і механічних досліджень встановлено оптимальні режими імпульсного електроосадження, за яких формується дрібнокристалічна структура нікелевих покриттів з високими показниками мікротвердості, міцності зчеплення та корозійної стійкості. Показано, що використання імпульсного струму забезпечує формування більш однорідної та гладкої поверхні без характерних дефектів порівняно з покриттями, отриманими за допомогою постійного струму. Встановлено, що за нерівноважних умов електрокристалізації формується дрібнокристалічна структура, що характеризується високою швидкістю зародкотворення, утворенням високодефектної субструктури, зменшенням розмірів блоків мозаїки та формуванням шаруватої структури покриттів у поперечному перерізі. Найкращі властивості досягаються при амплітуді густини імпульсного струму 15–50 А/дм², за якої формуються покриття з високою відбивною здатністю та мінімальною пористістю. Показано, що зміна частоти повторення імпульсів істотно впливає на концентрацію дефектів кристалічних ґрат, щільність дислокацій і вміст водню в покриттях. За низьких частот утворюється пересичений твердий розчин водню, що спричиняє підвищення внутрішніх напруг і розтріскування покриттів. Зі збільшенням частоти зменшується адсорбція водню, стабілізується субструктура покриттів і покращуються їхні механічні характеристики. Встановлено існування оптимальної тривалості імпульсу, за якої швидкість зародження кристалів переважає над швидкістю їх зростання, забезпечуючи формування дрібнокристалічної структури. Мікротвердість покриттів, отриманих в оптимальних імпульсних режимах, досягає 4 300 МПа, що майже утричі перевищує показники покриттів, осаджених за допомогою постійного струму, а міцність зчеплення зростає до 650 МПа. Після прискорених корозійних випробувань імпульсні покриття зберігають високі механічні властивості та характеризуються низькою пористістю. Підвищення механічних і захисних властивостей зумовлено формуванням дрібнокристалічної високодефектної структури, зменшенням вмісту водню в покритті й утворенням шаруватої структури покриттів. Отримані результати можуть бути використані для прогнозування режимів імпульсного електроосадження нікелевих покриттів, призначених для високонавантажених виробів, зокрема елементів ракетно-космічної техніки, що працюють в умовах інтенсивних термомеханічних і корозійних навантажень.

Ключові слова: електроосадження, імпульсний струм, нікелеві покриття, структура та властивості

Список використаної літератури:

1. Boukhouiete A., Boumendjel S., Sobhi N.-E.-H. Eff ect of Current Density on the Microstructure and Morphology of the Electrodeposited Nickel Coatings. Turkish Journal of Chemistry. 2021. Vol. 45, No. 5. P. 1599–1608. https://doi.org/10.3906/kim-2102-46
2. Ul-Hamid A., Dafalla H., Quddus A., Saricimen H., Al-Hadhrami L. M. Microstructure and Surface Mechanical Properties of Pulse Electrodeposited Nickel. Applied Surface Science. 2011. Vol. 257, Iss. 22. P. 9251–9259. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.04.120
3. Lebedeva O., Fishgoit L., Knyazev A., Kultin D., Kustov L. Electrodeposition of Iron Triad Metal Coatings: Miles to Go. Metals. 2023. Vol. 13, Iss. 4. Art. 657. https://doi.org/10.3390/met13040657
4. Tsyntsaru N., Cesiulis H., Bersirova O. Design of Iron-Based Multifunctional Alloys Electrodeposited from Complexing Electrolytes. Materials. 2025. Vol. 18, Iss. 2. Art. 263. https://doi.org/10.3390/ma18020263
5. Jegan A., Venkatesan R. Characterization and Optimization of Pulse Electrodeposition of Ni/Nano-Al₂O₃ Composite Coatings. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2013. Vol. 20, Iss. 5. P. 479–485. https://doi.org/10.1007/s12613-013-0754-z
6. Hansal W. E. G., Sandulache G., Mann R., Leisner P. Pulse-Electrodeposited NiP–SiC Composite Coatings. Electrochimica Acta. 2013. Vol. 114. P. 851–858. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.08.182
7. Zabludovsky V. A., Shtapenko E. F. The Obtaining of Cobalt Multilayers by Programme-Controlled Pulse Current. Transactions of the Institute of Metal Finishing. 1997. Vol. 75, Iss. 5. P. 203–204. https://doi.org/10.1080/00202967.1997.11871173
8. Tytarenko V. V., Zabludovs’kyy V. O. Structure and Properties of Composite Nickel Coatings Obtained by Program-Controlled Current. Metallophysics and Advanced Technologies. 2025. Vol. 47, Iss. 4. P. 415–425. https://doi.org/10.15407/mfint.47.04.0415
9. Tytarenko V. V., Gerasimenko D. V. Infl uence of Pulsed Current Parameters on the Structure Formation of Amorphous Co–W Alloys and Their Thermal Stability. Journal of Nano- and Electronic Physics. 2025. Vol. 17, No. 3. Art. 03034. https://doi.org/10.21272/jnep.17(3).03034
10. Ait Layachi O., Moujib A., Khoumri E. M. Electrochemical Nucleation and Growth Mechanism of Metals. Electroanalysis. 2024. Vol. 36. Iss. 11. Art. e202400115. https://doi.org/10.1002/elan.202400115
11. Tytarenko V. V., Zabludovsky V. A., Shtapenko E. Ph., Tytarenko I. V., Grishechkin S. A. Structuring of Micro-Layered Nickel Coatings Obtained by Program-Controlled Current. Metallophysics and Advanced Technologies. 2020. Vol. 42, No. 3. P. 351–362. https://doi.org/10.15407/mfint.42.03.0351
12. Awasthi S., De S., Pandey S. K. Electrodeposited Carbon Nanostructured Nickel Composite Coatings: A Review. Heliyon. 2024. Vol. 10, Iss. 8. Art. e26051. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e26051
13. Guo L., He W., Chen W., Xue Z., He J., Guo Y., Wu Y., Gao L., Li D., Zhang Z., Wei L., Gao Y., Zhang T., Qiao J., Li Q., Guo H. Progress on High-Temperature Protective Coatings for Aero-Engines. Surface Science and Technology. 2023. Vol. 1, Iss. 1. Art. 6. https://doi.org/10.1007/s44251-023-00005-6
14. Pollock T. M. Alloy Design for Aircraft Engines. Nature Materials. 2016. Vol. 15, Iss. 8. Р. 809–815. https://doi.org/10.1038/nmat4709
15. Ahmadkhaniha D., Tsongas K., Tzetzis D., Zanella C. Study of the Eff ect of Pulse Plating Parameters on the Electrodeposition of NiP and NiP/SiC Coatings and Their Microhardness Values. Transactions of the Institute of Metal Finishing. 2021. Vol. 99, Iss. 1. P. 29–37. https://doi.org/10.1080/00202967.2020.1819030
16. Mehranian M., Ahmadimoghadam H.Eff ect of Pulse Electrodeposition Parameters on the Properties of Ni-Co/SiC-CeO2 Composite Coatings on Copper Substrates. Iranian Journal of Materials Science and Engineering. 2024. Vol. 21, Iss. 4. P. 79–90. https://doi.org/10.22068/ijmse.3745
17. Yang Y., Cheng Y. F. Fabrication of Ni–Co–SiC Composite Coatings by Pulse Electrodeposition – Eff ects of Duty Cycle and Pulse Frequency. Surface and Coatings Technology. 2013. Vol. 216. P. 282–288. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.11.059
18. Guo L., Searson P. C. On the Infl uence of the Nucleation Overpotential on Island Growth in Electrodeposition. Electrochimica Acta. 2010. Vol. 55, Iss. 13. P. 4086–4091. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2010.02.038
19. Karimi S., Foulkes F. R. Modeling the Eff ects of Diff erent Pulse Current Waveforms on Grain Size of Electrodeposited Nickel Coatings. Journal of the Electrochemical Society. 2012. Vol. 159, No. 11. P. D659–D670. https://doi.org/10.1149/2.015211jes
20. Kim W., Weil R. Pulse Plating Eff ects in Nickel Electrodeposition. Surface and Coatings Technology. 1989. Vol. 38, Iss. 3. P. 289–298. https://doi.org/10.1016/0257-8972(89)90091-1
21. Hughes G. D., Smith S. D., Pande C. S., Johnson H. R., Armstrong R. W. Hall–Petch Strengthening for the Microhardness of Twelve Nanometer Grain Diameter Electrodeposited Nickel. Scripta Metallurgica. 1986. Vol. 20, Iss. 1. P. 93–97. https://doi.org/10.1016/0036-9748(86)90219-X
22. Izuwa A., Nitta M., Inoue Y., Toyoda M., Tsukamoto M. Adhesive Strength Evaluation of Coating Layer by Modifi ed Pin Test: Applicability of Stress Singularity Parameter for Evaluating Adhesive Strength of Coating Film (Phase 2). Quarterly Journal of the Japan Welding Society. 1991. Vol. 9, No. 2. P. 275–281. https://doi.org/10.2207/qjjws.9.275
23. Shtapenko E. P., Zabludovsky V. O., Tytarenko V. V., Kraeva V. S., Afanasov A. M. Formation of Layered Structure in Films of Nickel at Electrodeposition by a Pulse Current. Metallophysics and Advanced Technologies. 2019. Vol. 41, No.1. P. 27–37. https://doi.org/10.15407/mfint.41.01.0027

Повний текст (PDF) || Зміст 2026 (1)

Завантажень статті: 3

Переглядів анотації:

0 цитувань у базі джерел OpenAlex (станом на 05.11.2026 22:42)

Динаміка завантажень статті

Динаміка переглядів анотації

Географія завантаженнь статті

Країна	Місто	Кількість завантажень
США	Дублін; Ель Монте	2
Україна	Київ	1

Завантажень, переглядів по всіх статтях

Статей, завантажень, переглядів по всіх авторах

Статей по всіх підприємствах

Географія завантаженнь

Хмара тегів

3.2.2025 Електричні реактивні двигуни на металевій плазмі

manager — Tue, 27 Jan 2026 08:12:56 +0000

3. Електричні реактивні двигуни на металевій плазмі

Дата надходження статті до видання: 24.10.2025

Дата прийняття статті до друку після рецензування: 07.11.2025

Дата публікації: 27.01.2026

ISSN: 2617-5525

e-ISSN: 2617-5533

Автори:

Спірін Є. В., Надтока В. М.

ORCID авторів:

Спірін Є. В. ORCID, Надтока В. М. ORCID

Організація:

ДП “КБ “Південне” ім. М. К. Янгеля”, Дніпро, Україна

Сторінка: Kosm. teh. Raket. vooruž. 2025, (2); 24-34

DOI: https://doi.org/10.33136/stma2025.02.024

Мова: Українська

Анотація: Наведено огляд сучасних досліджень, присвячених проблемі створення електричних реактивних двигунів на металевій плазмі. Електричні реактивні двигуни вже довгий час привертають увагу спеціалістів, які працюють у галузі створення космічної техніки. Одним із видів електричних ракетних двигунів є двигуни, у яких використовується потік металевої плазми. Ракетний двигун на металевій плазмі (Vacuum Arc Thruster, VAT) – це новий клас електричних рушійних установок, у яких метал переводиться в плазмовий стан за допомогою електричного розряду, і прискорений потік металевої плазми створює реактивну тягу. Для роботи двигуна на металевій плазмі не потрібні газове або рідке паливо, нейтралізатори, нагрівачі, високовольтна електроніка, сильні електричні або магнітні поля. У двигунах на металевій плазмі для створення потоку плазми використовують метал, тому їхня конструкція дуже компактна. Оскільки матеріал катода перебуває у твердій фазі, то не може бути втрат палива внаслідок витоку. Не потрібно використовувати гази, тому такі двигуни не загрожують космічному апарату можливим вибухом резервуара, що перебуває під тиском. Крім того, немає клапанів і датчиків витрат (компонентів, які підвищують складність і вартість системи). Метою цієї роботи є аналіз рівня розроблення вакуумно-дугових реактивних двигунів на металевій плазмі на основі узагальнення та систематизації публікацій. Особливу увагу приділено аналізу робіт, у яких розглянуто двигуни на металевій плазмі з рівнем тяги порядку міліньютонів. На основі аналізу зроблено висновки про актуальність розроблення вакуумно-дугових реактивних двигунів. У березні 2024 р. в США відбувся успішний запуск супутника, у якому було встановлено вакуумно-дуговий реактивний двигун Xantus X4 розроблення Alameda Applied Sciences Co. і Benchmark Space Systems. На цей час провідні фірми космічної галузі продовжують удосконалювати технологію ракетних двигунів на металевій плазмі з наголосом на надійність, збільшення тяги та ресурсу роботи. Статтю призначено для фахівців у галузі ракетного двигунобудування.

Ключові слова: електричний реактивний двигун, вакуумний дуговий розряд, металева плазма

Список використаної літератури:

1. Ethan Dale, Benjamin Jorns and Alec Gallimore. Future Directions for Electric Propulsion Research. Aerospace. 2020, 7, 120.
https://doi:10.3390/aerospace7090120.
2. Lev D., Myers R. M., Lemmer K. M., Kolbeck J., Koizumi H., Polzin K. The technological and commercial expansion of electric propulsion. Acta Astronautica. 2019. Vol.159. P. 213-227. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.03.058
3. O’Reilly D., Herdrich G., Kavanagh D.F. Electric Propulsion Methods for Small Satellites: A Review. Aerospace 2021. Vol. 8. Issue 1. 22.
https://doi.org/10.3390/aerospace8010022
4. Kolbeck J., Anders A., Beilis I.I., Keidar M. Micro-propulsion based on vacuum arcs. Journal of Appied Physics. 2019. Vol.125 Issue 22.
https://doi.org/10.1063/1.5081096.
5. Polk J. E., Sekerak M. J., Ziemer J. K., Schein J., and Anders A. A Theoretical analysis of vacuum arc thruster and vacuum arc ion thruster performance. IEEE Trans. Plasma Sci. 2008. Vol. 36, No. 5, P. 2167–2179.
https://doi.org/10.1109/TPS.2008.2004374
6. Schein J., Qi N., Binder R., Krishnan M., Anders A. Et al. Low mass vacuum arc thruster system for station keeping missions. IEPC-01-228: Pasadena, CA. USA. 2001.
7. Anders A. Cathodic Arcs. Springer Science Business Media. New York. 2008. 540 p. https://doi.org/10.1007/978-0-387-79108-1
8. Sanders D. M., Anders A. Review of Cathodic Arc Deposition Technology at the Start of the New Millennium. Surface and Coatings Technology. Vol. 133-134. 2000. P. 78-90. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00879-3
9. Liubimov H. A., Rakhovskyi V.I. Katodna pliama vakuumnoi duhy. UFN. 1978. T. 125, vyp. 4. S. 665-706. https://doi.org/10.3367/UFNr.0125.197808c.0665
10. Tanberg R. On the Cathode of an Arc Drawn in Vacuum. Physical Review. 1930. Vol. 35, No. 9. P. 1080-1089. https://doi.org/10.1103/PhysRev.35.1080
11. Anders A. and Yushkov G. Ion flux from vacuum arc cathode spots in the absence and presence of magnetic fields. Journal of Appied Physics . 2002.Vol. 91. No. 8. P. 4824. https://doi.org/10.1063/1.1459619
12. Lun J. Performance improvement of vacuum arc thrusters. A thesis submitted to the Faculty of Engineering and the Built Environment at the University of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. 2015.
13. Dethlefsen R. Performance measure-ments on a pulsed vacuum arc thruster. AIAA Journal. 1968. 6(6). P. 1197–1199. https://doi.org/10.2514/3.4713
14. Gilmour A. & Lockwood D. Pulsed metallic-plasma generators, Proceedings of the IEEE. 1972. 60(8), P. 977–991. https://doi.org/10.1109/PROC.1972.8821
15. Qi N., Gensler S., Prasad R., Krishnan M., Vizir A. & Brown I. A vacuum arc ion thruster for space propulsion. Technical report, AASC. SBIR Phase-I Final Report F49620-97-C-0024, 31 MARCH 1998. https://doi.org/10.21236/ADA342818
16. Tang B., Idzkowski L. & Au M. Thrust improvement of the magnetically enhanced vacuum arc thruster (MVAT), in ‘29th International Electric Propulsion Conference’, Vol. IEPC-2005 304. 2005. Princeton University.
17. Polk J. E., Sekerak M. J., Ziemer J. K., Schein J., Niansheng Qi and Anders A. A Theoretical analysis of vacuum arc thruster and vacuum arc ion thruster performance. IEEE Trans. Plasma Sci. 2008. Vol. 36, No. 5, P. 2167–2179. https://doi.org/10.1109/TPS.2008.2004374
18. Rysanek F., Hartmann J. W., Schein J. and Binder R. MicroVacuum Arc Thruster Design for a CubeSat Class Satellite. In 16th Annual/USU Conference on Small Satellites. 2002.
19. Lun J. Development of a vacuum arc thruster for nanosatellite propulsion. Master’s thesis, Stellenbosch University. 2008.
20. Keidar M., Schein J., Wilson K., Gerhan A., Au M., Tang B., Idzkowski L., Krishnan M. and Beilis I. I. Magnetically enhanced vacuum arc thruster. Plasma Sources Sci. Technol. 2005. 14(4), 661–669. https://doi.org/10.1088/0963-0252/14/4/004
21. Schein J., Gerhan A., Woo R., Au M., Krishnan M. Vacuum arc plasma thrusters with inductive energy storage driver. US Patent App. 11/417,366. 2007.
22. Gilmour A. S. Concerning the Feasibility of a Vacuum-Arc Thruster. In AIAA 5th Electric Propulsion Conference, San Diego, CA. 1966. https://doi.org/10.2514/6.1966-202
23. Schein J., Qi N., Binder R., Krishnan M., Polk J., Ziemer J. and Shotwell R. Vacuum Arc Thruster for Small Satellite Applications. Final Contractor Report, NASA. NASA CR 2001 211323. 2001.
24. Pietzka M. Development and Characterization of a Propulsion System for CubeSats Based on Vacuum Arc Thrusters. Ph.D. Thesis, University of the Bundeswehr Munich, Munich, Germany, 2016. P. 177.
25. Zhuang T., Shashurin A., Brieda L., and Keidar M. Development of micro-vacuum arc thruster with extended lifetime. 31st International Electric Propulsion Conference, IEPC-2009-192. Ann Arbor, Michigan. 2009. https://doi.org/10.2514/6.2009-4820
26. Duppada G. S., Taploo A., Spinelli J., Keidar M. Toward achieving longevity of micro cathode thrusters. Journal of Applied Physics. 2025. 138 (2) . https://doi.org/10.1063/5.0273158.
27. Krishnan M., Velas K., and Leemans S. Metal Plasma Thruster for Small Satellites. AIAA Journal. 2020. Vol. 36, No. 4, P. 535-539.
https://doi.org/10.2514/1.B37603.
28. Frankovich K., Krishnan M. Metal plasma thruster (MPT): from garage to orbit in 4 years, presented at the 2024 3AF Space Propulsion Conference in Glasgow, Scotland, 20 – 23 MAY 2024.
29. Frankovich K., Krishnan M., Mackey J.A., Kamhawi H. Flight Metal Plasma Thruster (MPT) Development, Qualification, and Thrust Measurement Campaign. Nasa Technical Reports Server: Cleveland, OH, USA, 2024.
30. Saletes J., Kim M., Saddul K., Wittig A., Honda K., Katila P. Development of a Novel Cubesat De-Orbiting All Printed Propulsion System. Space Propulsion: Estoril, Portugal, 2022.
31. Kanda B. and Kim M. Operation of Vacuum Arc Thruster Arrays with Multiple Isolated Current Sources. Aerospace. 2025, 12(6), 549.
https://doi.org/10.3390/aerospace12060549
32. Anders A., Schein J. and Qi N. Pulsed vacuum-arc ion source operated with a ‘triggerless’ arc initiation method. Review of Scientific Instruments. 2000. 71(2), P. 827-829. https://doi.org/10.1063/1.1150305
33. Schein J., Qi N., Binder R., Krishnan M., Ziemer J. K., Polk J. E., & Anders A. Inductive Energy Storage Driven Vacuum Arc Thruster, Review of Scientific Instruments. 2022 . 73. P. 925-927.
https://doi.org/10.1063/1.1428784

Повний текст (PDF) || Зміст 2025 (2)

Завантажень статті: 118

Переглядів анотації:

1282

1 цитувань у базі джерел OpenAlex (станом на 20.10.2026 02:01)

Статті, які цитують цю роботу в OpenAlex:

Development and characterization of a metal plasma vacuum-arc thruster

Ye. V. Spirin (2026)

0 цитувань у базі джерел OpenCitations (станом на 20.10.2026 01:49)

1 цитувань у базі джерел Crossref (станом на 20.10.2026 01:36)

0 цитувань у базі джерел Google Scholar (станом на 30.10.2026 20:52)