Разработка технологии консолидации композитных материалов на основе бескислородных матриц, армированных УНТ и экранирующими оксидными добавками и технологии низкотемпературной консолидации композиционных материалов на основе B4C – наноW, модифицированных пластифицирующим каркасом металлического сплава Al/Mg

Объектом исследования являются новые функциональные композиционные материалы для систем ЖРД и корпусов РЭА на основе карбида кремния, эвтектики в системе ZrB2-ZrC и карбида бора – нано вольфрам, модифицированные субмикронными частицами диоксида циркония, алюмомагнезиальной шпинели или металлического сплава Al/Mg, а также армированные допированные азотом углеродными нанотрубками.Цель третьего этапа ПНИ - исследования кинетических параметров процесса высокоэнергетического механического смешения-дезагрегации добавок-легантов в диспергируемые не оксидные матрицы, оптимизация технологии консолидации керамоматричных композитных структур методами одноосного горячего прессования и искрового плазменного спекания для получения мелкокристаллической структуры, компьютерное моделирование иопределение оптимальных параметров процессов: распылительной сушки, измельчения и искрового плазменного спекания (ИПС), разработка программного модуля расчета физикохимических свойств керамоматричных композитов, проведение модельной оценки поведения разрабатываемых композитов на основе карбида бора, модифицированного пластифицирующим каркасом металлического сплава Al/Mg в условиях радиационного воздействия, разработка лабораторных регламентов получения экспериментальных образцов композитов на основе не оксидных керамических матриц, содержащих армирующие структуры в виде углеродных нанотрубок, изготвление и испытания экспериментальных образцов керамоматричных композитов по разработанным программам и методикам. Выполнение ПНИ должно обеспечивать достижение научных результатов мирового уровня.Эксперимент и методы исследования. Образцы новых функциональных керамоматричных композитов были получены либо методом одноосного горячего прессования в матрице (B4C, ZrB2-ZrC) армированной модифицированными углеродными нанотрубками и упрочненной наночастицами β-SiC или ZrO2, играющий роль объемного экранирования от высокотемпературного окисления либо методом искрового плазменного спекания в матрице (SiC, B4C-Wnano) армированной модифицированными углеродными нанотрубками и упрочненной субмикронными частицами шпинели или металлического сплава Al/Mg, играющего роль пластифицирующего каркаса, в котором карбид бора (В4С) и вольфрам (W) играют роль радиационно-защитных компонентов от нейтронного и гамма излучения, соответственно. Концентрация допированных азотом углеродных нанотрубок варьировалась в интервале от 0,3об.% до 2,0об.%. Глубинные профили распределения гамма-защитных свойств в матрице композитного материала (B4CWnano- Al/Mg) были рассчитаны в программе «Компьютерная лаборатория PC LAB»,созданная на основе пакета программ ЕРНСА (электронно-фотонный каскад), моделирующая процесс взаимодействия материала с электронами, фотонами, протонами и позитронами в облучаемой подложке. Элементный и фазовый состав образцов керамоматричных материалов, а также микроструктура и морфология их поверхности были исследованы методами сканирующей электронной и атомно силовой микроскопии, рентгеновского энерго-дисперсионного микроанализа. Кинетические параметры процессов спекания, предварительного отжига и консолидации керамоматричных материалов исследовались методами дифференциального термографического анализа и высокотемпературной дилатометрии. Термомеханические свойства полученных новых керамоматричных композитов исследовались методами стационарного теплового потока, статического кратковременного нагружения и методом восстановленного отпечатка вдавливанием алмазных наконечников по разработанным программам и методикам испытаний. При этом был использован следующий инструментарий:- установка искрового плазменного спекания FCT-HP D 25;- установка горячего одноосного прессования EF-25-20Y, Easy Fashion Industry, Китай;- сканирующий электронный микроскоп VEGA 3 TESCAN с рентгеновскиммикроанализатором;- высокотемпературный дилатометра DIL 402 РC Netzsch;- персональные компьютеры с лицензионными программными пакетами SRIM-2008,MSOffice, MathLab 2007b, Maple-9.5 иOriginLab-8.0;- планетарная мельница «Pulverisette 5»;- оптический микроскоп Olympus GX-51;- дифракционной анализатор Analysette 22 MicroTec plus.