Научный отчет 2 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 Построена компьютерная модель, описывающая механизмы деформации и разрушения гибридного металломатричного композита, используемого в качестве связки в алмазном инструменте. В результате проведенных исследований показано, что повышенные механические свойства наномодифицированной связки являются следствием не только механического упрочнения матрицы, но и уменьшения ее среднего размера зерна.2 Установлены особенности взаимодействия компонентов связки и монокристаллов алмаза на границе раздела «алмаз – подслой – связка». Легирование связки титаном положительно влияет на прочность удержания алмазного зерна за счет образования на поверхности алмаза сплошного подслоя на основе карбида титана. Наличие карбида молибдена в связке приводит к образованию покрытия на поверхности алмазных зерен.3 Методами оптической и электронной микроскопии исследована микроструктура границы раздела фаз карбида вольфрама и твердого раствора кобальта с различным содержанием растворенного углерода. На границе раздела WC-Co в случае кобальта с очень низким содержанием углерода образуются выделения зёрен карбида вольфрама и η-фазы. На границе раздела сплава с низким содержанием углерода зёрна карбида вольфрама и η-фазы почти не образуются. Выделения дополнительных зёрен не наблюдаются на границе раздела WC/Со в случае высокого содержания углерода в твердом растворе кобальта.4 Получены данные о термической стабильности многослойных покрытий TiAlSiCN/SiBCN в диапазоне температур 1000-1400 °С. Формирование слоёв SiBCN привело к улучшению жаростойкости покрытий TiAlSiCN/SiBCN по сравнению с однослойным покрытием TiAlSiCN. Слои SiBCN блокируют диффузию Al к поверхности покрытия при высокотемпературном окислении, что замедляет формирование плотного защитного оксидного слоя Al2O3. Наличие кремния способствует образованию защитного слоя SiO2, который предотвращает быстрое окисление покрытия.5 Получены данные о трибологических характеристиках покрытий VCN-Ag в условиях динамического нагрева. Определены состав и морфология продуктов износа. Установлено, что покрытия TiNbCN-Ag со средними концентрациями серебра (8 ат. %) не обладают достаточными трибологическими характеристиками при повторном нагреве пары трения. Покрытия TiNbCN-Ag с повышенным содержанием ниобия (5 ат. %) и серебра (18 ат. %) обладают стабильно низким коэффициентом трения (< 0,2) до 400 °С в условиях термоциклирования.6 Проведены комплексные исследования относительной плотности, твердости, прочностных и теплофизических свойств компактной высокотемпературной керамики в системе Zr-Si-B-C. Разработана керамика с остаточной пористостью менее 1,5 %, твердостью 25 ГПа, модулем упругости 418 ГПа, коэффициентом теплопроводности до 55 Вт/(м×К)