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

Объект исследования: новые функциональные композиционные материалы для систем ЖРД и корпусов РЭА на основе карбида кремния, эвтектики в системе ZrB₂-ZrC и карбида бора – нановольфрам, модифицированные субмикронными частицами диоксида циркония, алюмомагнезиальной шпинели или металлического сплава Al/Mg, а также армированные, допированные азотом углеродными нанотрубками. Цель: исследования кинетических параметров процесса высокоэнергетического механического смешения-дезагрегации добавок-легантов в диспергируемые неоксидные матрицы, оптимизация технологии консолидации керамоматричных композитных структур методами одноосного горячего прессования и искрового плазменного спекания для получения мелкокристаллической структуры, компьютерное моделирование и определение оптимальных параметров процессов: распылительной сушки, измельчения и искрового плазменного спекания, разработка программного модуля расчета физико-химических 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 неоксидных керамических матриц, содержащих армирующие структуры в виде углеродных нанотрубок, изготовление и испытания экспериментальных образцов керамоматричных композитов по разработанным программам и методикам. Образцы новых функциональных керамоматричных композитов получены либо методом одноосного горячего прессования в матрице (B₄C, ZrB₂-ZrC), армированной модифицированными углеродными нанотрубками и упрочненной наночастицами β-SiC или ZrO₂, играющей 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 0,3 до 2,0 об. %. Глубинные профили распределения гамма-защитных свойств в матрице композитного материала (B₄CWnano-Al/Mg) рассчитаны в программе «Компьютерная лаборатория PC LAB», созданной на основе пакета программ ЕРНСА (электронно-фотонный каскад), моделирующей 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 исследованы методами сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии, рентгеновского энергодисперсионного микроанализа. Кинетические параметры процессов спекания, предварительного отжига и консолидации керамоматричных материалов исследованы методами дифференциального термографического анализа и высокотемпературной дилатометрии. Термомеханические свойства полученных новых керамоматричных композитов изучены методами стационарного теплового потока, статического кратковременного нагружения и методом восстановленного отпечатка вдавливанием алмазных наконечников по разработанным программам и методикам испытаний.