КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-73-10180
НазваниеВысокотемпературные материалы с управляемой структурой на основе эвтектических систем с участием силицидов и боридов переходных металлов и ковалентных соединений кремния
Руководитель Несмелов Дмитрий Дмитриевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" , г Санкт-Петербург
Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов
Ключевые слова силицид, борид, эвтектика, керамика, теплопроводность, жаропрочность, жаростойкость, термостойкость, крип
Код ГРНТИ61.35.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на создание физико-химического базиса и разработку композиционных керамических материалов на основе дисилицидов и диборидов переходных металлов. Материалы на основе дисилицидов являются одними из наиболее перспективных для применения в качестве конструкционных в условиях высоких температур в окислительной (воздушной) среде. Композиционные материалы, включающие термодинамически совместимые с MeSi2 фазы (в данном случае MeB2, SiC и Si3N4), позволяют реализовать в материале комплекс свойств, недостижимый в мономатериалах. Поиск фундаментальных принципов, позволяющих проектировать материал, обладающий труднодостижимым сочетанием свойств: тугоплавкость, термостойкость, жаростойкость и жаропрочность, высокие физико-механические характеристики, электропроводность, низкая плотность, стойкость к различным излучениям, является актуальной научной задачей.
Важнейшим физико-химическим обоснованием перспективности проекта является то, что фазы в указанных группах веществ совместимы: SiC образует эвтектические системы как с MeB2, так и с MeSi2, а все системы MeB2-MeSi2 также относятся к эвтектическому типу. С учётом, что все исследованные на сегодняшний день граничные системы в объёме систем SiC-MedB2-MoSi2 эвтектические, в системе реализуется тройная эвтектика с температурой, имеющей значение ниже, чем температуры двойных эвтектик граничных систем. Этот факт обеспечивает широкие возможности спекания керамик с обеспечением протекания в них активных процессов уплотнения как при жидкофазном спекании (температура спекания выше температуры тройной эвтектики) так и при твердофазном спекании (температура спекания ниже температуры тройной эвтектики), а также позволяет реализовывать эффекты снижения скорости рекристаллизационного роста зёрен. Это особенно актуально при использовании высокодисперсных (наноразмерных) порошков компонентов, для сохранения их наноразмерного состояния в процессе термообработки.
Предметом исследования являются гетерофазные многокомпонентные системы с участием Me'Si2, Me''B2, SiC и Si3N4 где Me' - Mo,W, Ta, Cr, Me'' - Cr, V, W, Ti, Zr и другие d-металлы. Предлагается комплексное экспериментально-аналитическое исследование, включающее четыре основных раздела:
- исследование фазовых взаимодействий в объёме систем Me'Si2-Me''B2-SiC и Me'Si2-Me''B2-Si3N4, построение ранее неизученных квазибинарных разрезов; определение температуры и состава двойных и тройных эвтектик, определение линий ликвидуса и солидуса указанных систем; определение возможных областей существования твёрдых растворов, фазовой стабильности;
- исследование процесса спекания многокомпонентных керамик на основе Me'Si2-Me''B2-SiC и Me'Si2-Me''B2-Si3N4; изучение структурообразования; морфологии и дисперсности зёрен; механизмов массопереноса;
-материаловедческие исследования спечённых керамик на основе Me'Si2-Me''B2-SiC и Me'Si2-Me''B2-Si3N4; определение основных структурночувствительных параметров; получение зависимостей типа "состав-структура-свойство".
-исследования влияния морфологии структурных элементов ковалентной фазы (волокна, "усы", пластинчатые частицы SiC и/или Si3N4) на физико-механические и термомеханические свойства материалов.
Научная новизна проекта сосредоточена в получении массива новых данных: термодинамических данных о фазах, присутствующих в системе, диаграмм состояния квазибинарных и квазитройных систем в объёме систем Me'Si2-Me''B2-SiC и Me'Si2-Me''B2-Si3N4; установлении механизмов массопереноса при жидкофазном и твердофазном спекании керамик на основе Me'Si2-Me''B2-SiC и Me'Si2-Me''B2-Si3N4; выявлении закономерностей влияния морфологии структурных элементов ковалентной фазы в керамическом композите на его высокотемпературные свойства.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ