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 22-23-20113

НазваниеИсследование и разработка порошкового интерметаллида Cr2Ta как основы новых жаропрочных композитов системы Cr-Cr2Ta

Руководитель Володько Сергей Сергеевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Общество с ограниченной ответственностью "Метсинтез" , Тульская обл

Конкурс №65 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов

Ключевые слова Гидридно-кальциевый синтез, жаропрочность, жаростойкость, интерметаллид, композит, свойства, порошковая металлургия

Код ГРНТИ53.39.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Настоящий проект направлен на получение методами порошковой металлургии тугоплавкого интерметаллида Cr2Ta и изучение его физико-химических и механических свойств в порошковом и компактном состоянии. Актуальность данного проекта определяется необходимостью разработки новых жаропрочных и жаростойких материалов c рабочей температурой более 1200 °С для развития авиа-космической отрасли России. Композиты типа Cr-Cr2Ta рассматриваются как возможная замена современным никелевым суперсплавам и сплавам на основе хрома с рабочими температурами не более 1100-1150 °С. При этом очевидно, что свойства композита Cr-Cr2Ta будут определяться в первую очередь свойствами тугоплавкого интерметаллида Cr2Ta. Начальным этапом разработки порошкового композита будет являться получение и изучение свойств соединения Cr2Ta. В дальнейшем это позволит прогнозировать свойства композита Cr-Cr2Ta при различном соотношении пластифицирующей связки (Cr) и твердой фазы (Cr2Ta), включая легирование различными элементами, например, Мо, W, РЗМ и др. Для выполнения поставленной цели в проекте предлагается использовать технологию, включающую следующие основные операции: гидридно-кальциевый (металлотермический) синтез из оксидного сырья порошка соединения Cr2Ta и консолидацию этого порошка методами прессования и спекания. В ходе выполнения проекта будут проведены исследования процессов восстановления оксидов металлов гидридом кальция (Cr2O3 + Ta2O5 + СаН2) при температурах не более 1200 °С с получением продуктов реакции в виде смеси Cr2Ta и СаО. Будут установлены режимы гидрометаллургической обработки продуктов реакции для удаления оксида кальция и получения готового продукта в виде порошка соединения Cr2Ta с содержанием основной фазы не менее 95%. Будут определены условия консолидации порошков (прессование + спекание) для получения компактных заготовок с минимальной пористостью. В настоящий момент в зарубежной литературе представлены свойства композиций Cr-Cr2Ta эвтектического состава, однако свойства тугоплавкого интерметаллида Cr2Ta (температура плавления 2020 °С) отсутствуют ввиду сложности получения данного соединения традиционными методами плавление-кристаллизация. Исследование свойств соединения Cr2Ta в чистом виде позволит оценить перспективы использования данного соединения в качестве основы новых жаропрочных композитов типа Cr-Cr2Ta. Актуальность обозначенной проблемы подтверждается рядом работ ведущих российских учёных, в которых остро поставлена проблема создания жаропрочных и жаростойких материалов, которые бы удовлетворяли требованиям, предъявляемым современной отраслью двигателе- и ракетостроения как в России, так и в мире в целом. За рубежом активно работают над поиском новых материалов на основе наиболее перспективных тугоплавких матриц. Считается, что одним из главных критериев выбора жаропрочного материала является его температура плавления. В связи с этим в качестве тугоплавких матриц могут рассматриваться интерметаллиды на основе Mo, Nb, Cr, например, Cr2Ta, Nb3Al, Mo3Al, Nb5Si3, Mo3Si, имеющие высокие температуры плавления (более 2000 °C). Применение этих соединений в качестве основы композиционных сплавов (композитов), позволит создать новые материалы, которые, очевидно, будут обладать высокой жаропрочностью. Возможности создания на основе этих интерметаллидов композитов типа интерметаллид (упрочняющая фаза) + твёрдый раствор (пластифицирующая фаза), определяется согласно диаграммам состояния соответствующих систем наличием равновесия между твёрдым раствором на основе переходного металла и интерметаллида: Cr2Ta – Cr(Ta), Nb3Al – Nb(Al) и т.д. Обзор литературы показал, что в России кроме системы Nb5Si3-Nb(Si) новыми композитами на основе Cr и Мо практически никто не занимается. Научная новизна настоящего исследования заключается в том, что впервые будет получено бинарное соединение Cr2Ta в виде порошка и компактных образцов и изучены его физико-химические и механические свойства. Впервые будут исследованы особенности низкотемпературного (не более 1200 °С) гидридно-кальциевого синтеза порошка высокотугоплавкого соединения (Тпл = 2020 °С) Cr2Ta и его консолидации прессованием и спеканием с получением компактной заготовки.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---