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

Глава 1. 1.Прямой карбидизацией металлического проката в атмосфере смеси аргона и этилена синтезированы образцы стехиометрического карбида ниобия NbC заданной формы. 2.Щелочным травлением поверхности ВТ1-0 и ВТ-20 получен каталитически активный слой черного оксида титана (black titania). Высокоактивное покрытие Pd(до10%масс.)-MnO2-CeO2-γ-Al2O3 для разложения озона получено в одну стадию за счет введения растворимых соединений Pd,Mn,Ce в разработанную суспензию бемитов и нанесения на блочный носитель с выходом ≥100 г/дм3. 3.Исследовано влияние добавок Sc2O3 на особенности прозрачной керамики на основе ИАГ, в том числе активированного 1-2ат.%Ndи легированного скандием(ИScАГ:Nd).4.Синтез керамических материалов на основе полиалюминатов натрия b”-Al2O3 составов Na1,72Al10,66Li0,30O17 и Na1,72+хAl10,66Li0,30O17-хNх в азотной плазме, в сравнении с воздушной, повышает ионную проводимость твердых электролитов на 50-60%(с20 до 33См.м-1при 300оС).5.Исследованы особенности фазообразования, формирования микроструктуры и светопоглощения (выше93%)керамики на основе ZrO2:-при введении 10%масс. нитевидных кристаллов Al2O3,-при введении 1-3%масс.Ti.6.Проведено геометрическое конструирование элементарных ячеек новых теоретически возможных форм бора, боридов и высокобористых соединений, в структурах которых икосаэдрические кластеры соединены в примитивно-кубический или орторомбический каркас.7.С использованием поливинилового спирта (PVS) и поливинилпирролидона (PVP) получены высокодисперсные активные золь-гель порошки сложного состава:-LaMO3(гдеM–Ni,Fe,Co),-муллит,-форстерит,-кордиерит и аллюмомагнезиальная шпинель. Глава 2. В рамках модели Кана-Хилларда разработана теория гомогенной нуклеации кислородных пузырей в диффузионно-пузырьковой мембране CuO - 25 масс.% Cu5V2O10 со структурой ядро-оболочка. Выявлена взаимосвязь между концентрацией пузырей, парциальным давлением кислорода, толщиной оболочки и потоком кислорода. Установлены кинетические закономерности процесса переноса кислорода в ионно-транспортных мембранах Bi2Mn4O11 - 25, 40 мас.% Bi2O3 и Bi1.4Er0.6Ru2O7 - 50 мас. % Bi2O3. Оптимизирован состав электродных материалов для генератора кислорода с электролитом δ-Bi2O3 - 0,4 масс.% CuO. Показано, что общее удельное сопротивление (ASR) электрохимической ячейки с электродом In1,985Zr0,015O3+δ - 10 масс.% Bi2O3 составляет 0,38 Ом·см2. Получен катализатор Ce0.8Cu0.08Mn0.02Nd0.1O2 с высокой концентрацией кислородных вакансий в анионной подрешетке и, следовательно, высокой плотностью поверхностных активных центров для окисления СО и конверсии метана в синтез-газ. Разработан способ формирования 2D- и 3D-листов графена, соответственно, в N,N-диметилформамиде (ДМФА) и его смеси с водой под действием ультразвука. Показано, что базисная плоскость в 3D-листах более дефектна, чем в 2D-листах. Гл. 3. Объектами исследования являются композиты Si3N4, SiC/SiCf, оксонитриды, MgAl2O4, органоалюмоксаны. Цель работы – изучение процессов синтеза и разработка способов получения керамических материалов на основе Si3N4, SiC, MgAl2O4. Методы синтеза – твердофазный, горячего прессования, алкоксотехнологий. Методы исследования - РФА, СЭМ, ЛРСА, ПЭМ, лазерной гранулометрии, БЭТ. Определены параметры твердофазного синтеза легкоплавкой спекающей добавки 1Ca3Al2O6:1CaAl2O4 (Тэвт.=1382оС). Методом лежащей капли в интервале 1200 -1600оС изучено взаимодействие расплава алюминатов кальция с Si3N4 и установлено растекание капли по поверхности керамики, сопровождающееся взаимодействием Si3N4 с расплавом с образованием Ca-SiAlON. В интервале 1000-1800°С изучена специфика взаимодействия SiC с добавкой 3Y2O3:5Al2O3 в режиме реального времени. Установлен сложный фазовый состав продуктов кристаллизации жидкой фазы (Y2O3, Y3Al5O12, Y4Al2O9, Y2C3) образующейся при растекании по поверхности карбида кремния при 1700-1800°С. Изучены реологические свойства порошков MgAl2O4 с добавкой Cr2O3, полученных с использованием Mg- и Cr-производных органоалюмоксанов, определены параметры их прессования для получения плотных керамических материалов заданного состава (MgAl2O4 + Cr2O3). Глава 4. Изучены закономерности разрушения образцов проката высокопрочной высоковязкой низколегированной стали нового поколения промышленного производства с повышенной хладостойкостью при испытаниях на ударный изгиб в интервале от +20°С до -100°С. Получены экспериментальные данные о рассеянии значений ударной вязкости KCU номинально одинаковых образцов при сериальных испытаниях в одинаковых условиях. Показано, что при понижении температуры до -80°С вследствие роста количества и размеров расщеплений рассеяние значений ударной вязкости медленно увеличивается. При понижении температуры от -80°С до -100°С рассеяние резко усиливается, появляются аномально низкие значения KCU. Установлено, что указанные изменения свойств стали происходят в результате эволюции строения расщеплений. По результатам анализа макрофрактографических характеристик четырех низкоуглеродистых микролегированных высокопрочных высоковязких сталей установлено, что для сталей, разрушающихся с образованием расщеплений, наиболее четко различия в уровне вязкости показывает отношение ширины образца в области шейки к ширине образца в области надреза.