Физические основы воздействия высококонцентрированных потоков энергии лазерного излучения и низкотемпературной плазмы на вещества для изменения их физико-химических свойств с целью получения нового качества и создания материалов с новыми функциональными свойствами

Объектом исследования является лазерное излучение и плазма электродугового разряда в условиях направленного воздействия на материалы с целью придания им нового качества за счет изменения фазового, химического состава, микроструктуры, теплофизических, физико-химических, механических и других свойств. Цель исследования — получение новых знаний о процессах, происходящих с веществом в условиях воздействия высококонцентрированных потоков энергии. Решались задачи взаимодействия лазерного излучения с металлическими мишенями. Проводились работы по исследованию материалов в условиях циклического воздействия плазменных потоков, эрозии цилиндрических электродов электродуговых плазмотронов и разработке управляемого способа плазменного синтеза нанокомпозитных порошков в реакторе проточного типа. В результате исследований: (а) разработана физико-математическая модель лазерно-плазменной наплавки с использованием импульсно-периодического лазерного излучения; (б) создан автоматизированный плазменный комплекс термоциклических испытаний материалов в диапазоне температур до 3000 °С; (в) разработан плазмотрон с секционированной межэлектродной вставкой для напыления покрытий на внутренние поверхности изделий с шириной каналов от 120 мм; (г) показана возможность управления размерами синтезируемых композитных наночастиц (ядро TiO2 – оболочка SiO2) путем изменения параметров закалочной воздушной струи. Автоматизированный плазменный комплекс предназначен для испытания теплозащитных покрытий в условиях максимально приближенных к условиям их промышленной эксплуатации. Конструктивной особенностью плазмотрона для напыления внутренних поверхностей изделий является наличие поворотного сопла с углом поворота плазменного потока на 60° при мощности до 100 кВт и силе тока в 200 А, с использованием в качестве рабочего газа обычного воздуха. Область применения результатов: создание физических основ совершенствования лазерных и плазменных технологий получения материалов с новыми функциональными свойствами и разработка оборудования для их практической реализации и промышленного использования.