Теоретические и экспериментальные исследование гидридных, боридных, керамических материалов, обладающих заданными физико-механическими и электрофизическими свойствами, в том числе, получаемых окислительным конструированием тонкостенной керамики

Установлены:- закономерности изменения характера слоистой структуры керамики в зависимости от участка кинетической кривой прямого окисления титана;-локализации примесных фаз в керамике при прямом азотировании циркониевого проката. Получены оксидные слои игольчатой структуры на стружке сплава ВТ-20 и ВТ1-0 активные в реакции окисления СО кислородом (Тнач..-200-210оС). Успешно заменена часть аморфного бемита (Sуд.~300-380м2/г) на кристаллический (Sуд.~200-250м2/г) в разработанных суспензиях в растворах нитрата Се и /или Сu, Со, Мn для технологии катализаторов очистки газов (ОГ). Исследовано фазообразование и микроструктура керамики при использовании в синтезе иттрий-алюминиевого граната (ИАГ) добавок тетраэтоксисилана. Показано, что использование тетраэтоксисилана в количестве 1-2 масс.% приводит к снижению температуры спекания материала в среднем на 30-40оС. Исследованы особенности фазообразования, микроструктуры и размерных характеристик порошков полиалюминатов натрия (ПАН), полученных методом плазмохимического синтеза в воздушной и азотной плазме. Показано, что фазовые превращения ПАН с Sуд <16 м2/г, полученных из воздушной плазмы, завершаются при более высоких температурах 1250-1300 оС с образованием смешанно-слойных структур бета два штриха/бета штрих- Al2O3. Теоретически сконструировано семейство форм бора и высокобористых соединений с икосаэдрами в позициях меньшего металла кубической фазы Лавеса – обобщенные аналоги бета-форм бора. Показана возможность снижения температуры спекания на 150°С керамических образцов (муллит, кордиерит, форстерит и др.), полученных на основе золь-гель порошков. Представлен синтез в кубическом аппарате композитов на основе алмазоподобного нитрида бора в системе cBN-Al-TiC при давлении 4.5ГПа и темп. 1450°С. Получен функционально-градиентный электролит δ-Bi2O3-0.15 мас.% B2O3/YSZ с тонким (10 мкм) газоплотным защитным керамическим слоем YSZ и изготовлена, на его основе, топливная ячейка (H2)|Ni-50 масс.% 8YSZ||8YSZ/Bi2O3-0,15 мас.% B2O3||Pt|(O2), мощность которой составила 70 мВт/см2, плотность тока 170 мА/см2 при 750°С. Разработаны и изучены транспортные свойства жидко-оксидных мембранных материалов (на основе оксида висмута) для выделения высокочистого кислорода (> 99,999 %) из воздуха. Установлено, чтоо в интервале исследованных толщин 1-3 мм и температур 650-850°C, мембранные материалы работают в диффузионном режиме. Разработаны активные носители катализаторов состава (CuxMn1-x)0.1Ce0.9O2 и (CuxMn1-x)0.1Zr0.1Ce0.8O2 для окисления CO при 150-300°С, а также углекислотной конверсии и парциального окисления CH4 при 800-900°С. Так конверсия метана и углекислого газа на этих носителях составила 97-100 %. Разработан оригинальный способ равномерного нанесения бескислородного графена на поверхность частиц интерметаллида Bi2Te3 различной дисперсности, предназначенные для получения эффективного термоэлектрического материала. Объекты исследования - композиты на основе Si3N4 , SiC (армированные волокнами SiCf), оксонитриды, MoSi2+ <Al2O3-Y2O3-MgO>, смешанные ксерогели. Цель работы – разработка способов получения керамических материалов на основе Si3N4, SiC/SiCf, MoSi2, оксонитридных фаз (сиалонов). Синтез проводили методами горячего прессования (ГП), твердофазных реакций, плазмохимическим и золь-гель способом, исследование материалов - РФА, СЭМ, ЛРСА, ПЭМ. Изучены: зависимость свойств керамики от соотношения α-Si3N4/β-Si3N4 в шихте: взаимодействие добавки Y2O3-Al2O3-ZrO2 с SiC в и добавки Al2O3-Y2O3-MgO (синтезированной из керамообразующего олигомера) с MoSi2 в области 800-1860оС; специфика плазмохимического синтеза оксонитридных фаз при воздействии на смеси порошков металл-диэлектрик сверхмощного микроволнового излучения. Разработаны способы синтеза композиций легированных РЗЭ высокодисперсных смешанных ксерогелей различного состава. Методом горячего прессования получены композиты α-Si3N4/β-Si3N4, MoSi2< xMgO·yAl2O4·zY2O3>, армированных волокнами SiC/SiCf и изучены их физико-химические и электрофизические свойства.