Научный отчет 1 этап в целях исполнения научного исследования на тему "Синтез новых твердых и высокотемпературных материалов и покрытий с участием ведущих ученых"

В данной работе объектами исследований являлись образцы твердых и высокотемпературных материалов и покрытий, полученные методами самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), порошковой металлургии и магнетронного распыления.Целью настоящей работы являлось проведение комплекса фундаментальных и прикладных НИР, направленных на получение значимых научных результатов мирового уровня в области моделирования, создания, структурного анализа и испытания новых видов твердых и высокотемпературных материалов и покрытий.В результате реализации проекта достигнуты следующие результаты:1 Изучены особенности влияния состава и параметров синтеза на структуру и механические свойства связки. Проведены сравнительные стендовые испытания сверл на основе АМК в условиях резания высокоармированного бетона. Установлены оптимальные концентрации наночастиц в связке – 0,69 масс.% WC, 0,1 масс. % CNT, 0,1 масс.% hBN. Коэффициент корреляции между пределом прочности при изгибе и износостойкостью инструмента составил 0,87, что указывает на сильную взаимосвязь данных характеристик. Взаимозависимость прочности и скорости резания является слабой – коэффициент корреляции равен 0,23.2 Определены условия формирования адгезионных подслоев на монокристаллах алмаза в процессе спекания АМК. Исследовано влияние добавки титана (в концентрационных пределах 0,5 – 3%) на образование адгезионных подслоев на алмазном зерне при спекании со связкой системы Fe-Co-Ni. Исследовано влияние добавки микро- и нанодисперсного порошка карбида молибдена Mo2C на образование адгезионных подслоев в модельных связках составов 100 % Cu и 80 % Сu + 20 % Fe.3 Получены образцы покрытий системы W-C-Cr-Si-Fe и исследованы их свойства. Разработаны новые твёрдые сплавы системы W-C-Cr-Si-Fe, характеризуемые низкой температурой образования жидкой фазы (1160 °C) и исключительно высокой степенью взаимодействия со стальной подложкой в процессе наплавки в высокотемпературной плазме. Получены покрытия из новых твёрдых сплавов, характеризующиеся высокой износостойкостью за счет наличия нанодисперсной упрочняющей фазы в связке, а также исключительно высокой адгезией к стальным подложкам в результате образования большого количества жидкой фазы на границе раздела с подложками в процессе наплавки в высокотемпературной плазме.4 Получены данные о термической стабильности многослойных покрытий TiAlSiCN/SiBCN в диапазоне температур 1000-1400 °С. Установлено, что после отжига при 1000 °С твёрдость покрытия увеличивалась с 34 ГПа до 40 ГПа, после чего наблюдалось равномерное снижение до 27 ГПа (1300 °С) и 22 ГПа (1400 °С). Показано, что морфология покрытия TiAlSiCN/SiBCN остаётся практически неизменной до температуры 1300 °С. Установлено, что после отжига при температуре выше 1400 °С начинается процесс рекристаллизации покрытия.5 Получены покрытия VCN-(Ag), определен их элементный и фазовый состав. Получены данные о трибологических свойствах и механизмах износа покрытий VCN-Ag при комнатной температуре. Показано, что покрытия VCN обладают наноколонной структурой, а введение серебра приводит к подавлению роста наноколонн за счет добавки нерастворимого в твердом растворе V(C,N) компонента. При осаждении покрытий в чистом азоте величина коэффициента трения (КТ) покрытий ниже, чем у покрытий, полученных в смеси Ar + 15 % N2. Установлено, что КТ покрытий без серебра ниже, по сравнению с КТ покрытий с добавкой серебра.6 Исследованы кинетика и механизм горения элементных реакционных смесей в системе Zr-Si-B-C. Методом динамической дифрактографии рентгеновского излучения изучена стадийность фазообразования в волне горения, протекающих при СВС боридно-карбидной керамики. Показано, что фаза ZrB2 формируется во фронте горения, а SiC образуется с незначительным временным отрывом из пересыщенного углеродом расплава Zr Si.