Самораспространяющийся высокотемпературный синтез новых керамических материалов на основе MAB-фаз

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 21-79-10103

НазваниеСамораспространяющийся высокотемпературный синтез новых керамических материалов на основе MAB-фаз

Руководитель Потанин Артем Юрьевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС" , г Москва

Конкурс №61 - Конкурс 2021 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 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова Самораспространяющийся высокотемпературный синтез, керамика, MAB-фазы, механическое активирование, порошки, фазовый состав, фазовые превращения, структура, механические свойства, жаростойкость.

Код ГРНТИ53.39.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основной задачей, на решение которой направлен проект, является синтез MAB-фаз составов MAB, M2AB2 и M4AlB4, где М = Mo, W, Fe, Cr; A = Al. Для решения указанной задачи будет проведен комплекс исследований макрокинетических параметров горения механически активированных (МА) реакционных смесей и изучена стадийность химических и структурных превращений в волне горения. Будут исследованы структура, морфология и фазовый состав как исходной смеси после МА, так и продуктов синтеза. Из синтезированных спеков путем размола будут получены СВС- порошки. Будут использованы современные методы горячего прессования, искрового плазменного спекания для получения керамики с улучшенными свойствами. Будут проведены сравнительные исследования теплофизических, механических свойств новых материалов, определена их жаростойкость. Актуальность и научная новизна. Интенсивное развитие современной техники выдвигает на первый план задачи создания материалов со специальными, подчас уникальными свойствами. Большим потенциалом обладают бориды бинарных переходных металлов (БПМ), среди которых встречаются полупроводники и сверхпроводники, соединения с высокими температурами образования и плавления, превышающими 2000 °С, обладающие высокой прочностью, жаро- и коррозионной стойкостью, а также подобно металлам имеющие высокую электро- и теплопроводностью, магнитные свойства. Бориды предоставляют исключительно широкие возможности для многовариантного комбинирования связей между металлами, металлом и бором, между атомами бора. Многообразие боридных фаз позволяет проводить направленное изменение физических, химических и прочностных свойств веществ и материалов, созданных на их основе. БПМ находят применение в различных отраслях современной промышленности: радиоэлектронике, атомной энергетике, полупроводниковой технике, автомобилестроении, авиационном и ракетно-космическом комплексах. При этом бориды зачастую используются не только в качестве конструкционных материалов, но и для нанесения защитных покрытий различного назначения. Научная новизна предполагаемого исследования состоит в научно-обоснованном конструировании новой перспективной керамики на основе MAB-фаз с помощью метода СВС. Важно отметить, что ранее подобные эксперименты не проводились. На примере как однофазной керамики составов (Zr,Ta)B2, (Hf,Ta)B2, (Ta,Ti)C, (Ta,Zr)C, (Ta,Hf)C, Mo5SiB2, Ti3AlC2, Ti2AlC, Cr2AlC, так и многофазных композитов MoSi2-HfB2-MoB, TaSi2-SiC, ZrB2-TaB2-TaSi2 авторами проекта было изучено влияние предварительного механического активирования реакционных смесей, а также технологии получения компактных образцов. Были получены керамические материалы с одноуровневой и многоуровневой микроструктурой. Ожидается, что полученная в проекте керамика на основе MAB-фаз будет обладать улучшенным комплексом физических и физико-механических свойств. Будет достигнута относительная плотностью не менее 95 %, твердость не менее 10 ГПа, предел прочности на изгиб не менее 450 МПа, трещиностойкость при комнатной температуре не менее 5,0 МПа×м1/2, теплопроводность не менее 35 Вт/м∙К, окислительная стойкость в интервале 1000-1400 ºС. Возможность достижения запланированных результатов проекта обусловлена: - накопленным опытом применения механического активирования для подготовки реакционных смесей, синтеза гетерофазных порошков заданного гранулометрического состава и последующей консолидации керамики; - значительным опытом в исследовании макрокинетических параметров горения, стадийности и механизмов структуро- и фазообразования с использованием методов динамической дифрактографии и закалки фронта горения; - наличием современного технологического оборудования для синтеза, классификации, консолидации керамики. - наличием современного аналитического оборудования и методик для проведения материаловедческих исследований: рентгеноструктурный фазовый анализ, оптическая и растровая электронная микроскопия, энергодисперсионная спектроскопия, просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения, включая in-situ исследования структурных превращений при нагреве и деформации непосредственно в колоне микроскопа; - наличием современного аналитического оборудования и методик измерения механических и теплофизических свойств материалов: прочность, твердость, модуль упругости, трещиностойкость, теплоемкость, теплопроводность, КТР, др. - высокой публикационной активностью авторов проекта в высокорейтинговых журналах, а также участием в профильных международных конференциях.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ