Самораспространяющийся высокотемпературный синтез материалов с заданными свойствами и функциями

В соответствии с программой ФНИ государственных академий наук на 2013 - 2020 гг. исследованы тугоплавкие неорганические нитриды, карбиды, оксиды, бориды, силициды металлов и неметаллов и композиционные материалы на их основе. Цель исследования - определение основных макрокинетических параметров и механизма фазо- и структурообразования продуктов CВC и их зависимости от исходных условий CВC-процесса; разработка научных принципов управления структурой и свойствами продуктов CВС; изучение возможности формирования в процессе горения наноразмерных порошков тугоплавких неорганических соединений и наноструктурированной сложной многокомпонентной керамики; определение оптимальных условий синтеза в режиме CВC конструкционной и функциональной керамики, интерметаллидных и оксидных материалов для аэрокосмической техники, электроники, металлургии. В процессе работы были продолжены и проведены новые экспериментальные исследования по следующим вариантам CВC: порошковый СВС (горение свободных засыпок); CВC-газостатирование (горение в реагирующем и инертном газе высокого давления, 200 МПа); с использованием левитационно-струйного генератора; с использованием силового СВС-компактирования; в слоевых системах; в опытно-промышленных реакторах. В результате проведенных исследований: изучен механизм газофазного синтеза при получении нанодисперсных частиц нитридов кремния, титана, карбида бора и других соединений; изучен механизм образования γ-AlON в присутствии энергетической добавки KClO₄; получены композиты Si₃N₄-MgO и Si₃N₄•Y₂O₃ в одну стадию; получено новое бор-углеродное соединение ВС₃, малоизвестное в мировой практике, при горении бора в СО₂; получено новое соединение BₓCᵧMg; изучен механизм реакций и получены ферромагнитные кубические, сферические, частицы TiN с размером 20 - 125 нм, а также наноразмерные октаэдрические частицы In₂O₃ c размером 30 - 300 нм, с помощью левитационно-струйного генератора;получен двухфазный материал NiAl - Nb - NiAl; при восстановлении кварца в системах Al+ SiO₂ и Mg + SiO₂ получены кристаллы Si (500 мкм); в режиме силового СВС-компактирования получена MAX-фаза Ti₃SiC₂. Полученные результаты послужили основой для разработки практически важных неорганических материалов и изделий, в том числе конструкционной и функциональной высокотемпературной керамики.