Разработка научных основ синтеза и исследование свойств материалов с иерархически организованной внутренней структурой на основе оксидов, боридов, карбидов (промежуточный отчет за 2019 г.)

Цель: выявление закономерностей формирования структурно-фазового состояния в иерархически организованных хрупких пористых материалах, корреляции с формируемым в них напряженно-деформированным состоянием и исследование комплекса их свойств для последующей разработки научных основ направленного синтеза 3D-наноструктур с требуемыми и воспроизводимыми функциональными характеристиками. Разработана компьютерная модель для численного изучения механического поведения керамики с явным учетом еевнутренней структуры и наличия пор, различно ориентированных в пространстве. Проведено моделирование процесса механического поведения керамических материалов и изучено влияние параметров поровой структуры на особенности в сложных условиях нагружения. Проанализированы эволюция структурных элементов в корундовой керамике с блочной структурой и их влияние на ее деформационное поведение. Изучены композиционные порошки карбид титана - металлическая связка, полученные методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и износостойкие покрытия, наплавленные и напыленные с применением синтезированных порошков. Исследования зависимостей карбидных включений среднего размера показали, что дисперсность упрочняющей карбидной фазы монотонно уменьшается с увеличением содержания инертного в тепловом отношении чугунного порошка в реакционных смесях с титаном и углеродом. Показано, что абразивная износостойкость покрытий, наплавленных и напыленных композиционными порошками с карбидной упрочняющей фазой, кратно увеличивается по сравнению с покрытиями, напыленными порошками чугуна и титана технической чистоты. Эффект увеличения износостойкости покрытий, наплавленных гибридными порошками с карбидной и боридной фазами, значительно меньше, чем у покрытий, упрочненных дисперсными включениями карбида титана, имеющими равноосную округлую форму. Выполнено численное исследование механического поведения пористой алюмооксидной керамики при трехточечном изгибе на разных масштабных уровнях.