Научный отчет 2 этап в целях исполнения научного исследования на тему "Получение новых металлических сплавов с использованием комбинации методов пиролиза аэрозолей и металлотермического восстановления смеси прекурсоров металлов в волне горения"

Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) на сегодняшний день являются очень привлекательными для современного материаловедения [1]. Такого рода материалы определяют как сплавы, состоящие из пяти или более элементов в равном эквимолярном соотношении2. Главной отличительной особенностью ВЭС от традиционных сплавов является то, что сплавы имеют высокую энтропию смешения. Согласно этому определению полная конфигурационная молярная энтропия ВЭС должна превышать значение 1,61R (где R – газовая постоянная [3]. Недавно спектр высокоэнтропийных материалов был расширен за счет включения неметаллических элементов [4]. Предполагается, что ВЭС должны обладать уникальными механическими и физическими свойствами [5]. Например, в серии недавних публикаций показано, что существует класс высокотемпературных ВЭС, которые обладают повышенной износостойкостью и прочностью при высоких температурах, высокой твердостью и высокой стойкостью к окислению [6,7]. Таким образом, разработка новых методов получения высокоэнтропийных материалов (ВМ) является актуальной научно-технической задачей, на решение которой и направлен данный проект. Для синтеза ВЭС чаще всего используются газофазные методы (молекулярная лучевая эпитаксия), методы с получением расплавов с их последующей кристаллизацией [8], а также высокоэнергетическое механическое сплавление (ВМС) [9]. Длительность процесса (и, соответственно, энергозатраты), а также качество получаемых материалов сильно зависят от использованного оборудования. В случае высокоэнергетического механического сплавления необходима многочасовая (5 часов и более) механическая обработка для достижения равномерного распределения элементов в сплаве. В этом проекте мы предлагаем исследовать новые методы для получения ВЭС, а также оптимизировать все необходимые параметры, для изготовления наиболее эффективных порошков ВЭС и материалов на их основе обладающих комплексом уникальных свойств.Предлагаемые новые методы синтеза включают в себя, во-первых, сочетание двух методов получения порошков – синтеза горением растворов (СГР) [10] и пиролиза аэрозолей (ПА) [11], а во-вторых – восстановление металлов из смеси солей с помощью металлотермического синтеза горением. НИЦ «Конструкционные Керамические Наноматериалы» является одним из мировых лидеров по изучению процессов СГР. При выполнении предыдущего проекта нами было показано, что методом горения раствором можно получать не только нанокристаллические порошки оксидов, но и чистых металлов [12,13], а также микросфер [14]. В данном проекте мы предполагаем расширить спектр таких порошков и исследовать возможность прямого синтеза ВЭС. Полученные предварительные данные по синтезу бинарных сплавов являются хорошей фундаментальной основой и показывают высокую вероятность успеха в разработке технологии синтеза ВЭС этим методом. Консолидация полученных порошков будет осуществляться методом ИПС с целью получения как беспористых, так и высокопористых материалов. Микроструктура, физические (температура плавления, плотность), теплофизические (температуропроводность) и механические (модуль упругости, твердость) свойства всех полученных ВЭМ будут исследованы широким спектром известных методик, имеющихся в НИТУ «МИСиС», включающих: просвечивающую и сканирующую электронную микроскопии, термогравиметрию с масс-спектральным анализом, динамическую нанотвердометрию с определением модуля упругости, измерения материалов на сжатие и растяжение и другие.