Отчет о научно-исследовательской работе по теме Перспективные функциональные композиционные материалы и покрытия для высокотемпературных областей применения (заключительный, этап 3)

Объектом исследований являются функциональные сверхтугоплавкие композиционные материалы (СТКМ) на основе тугоплавких соединений (боридов, карбидов, нитридов, силицидов) получаемые методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) по схемам элементного синтеза, магнийтермического восстановления и фильтрационного горения, и покрытия на их основе. Цель работы – создание научных принципов и технических решений получения функциональных СТКМ на основе тугоплавких соединений методами синтеза из элементов, с использованием твердофазных источников азота и газифицирующихся реагентов, а также магнийтермического восстановления, и покрытий на их основе. Разработаны и получены методом СВС новые составы гетерофазных керамик в системах TaC-TaSi2-SiC, Si3N4-TiN, Si3N4-SiC-Ti(С,N) и Si3N4-TaN-Тa5Si3, в том числе in situ армированных волокнами SiC/Si3N4, в режиме фильтрационного горения в среде азота и с добавлением газифицирующегося реагента – политетрафторэтилена C2F4. С использованием вышеуказанных схем синтеза получены узкофракционные керамические микропорошки прекурсоры. Для получения консолидированных керамик, в том числе мишеней-катодов для ионноплазменного осаждения покрытий использовали технологию горячего прессования (ГП). Исследовано влияние спекающих добавок алюмоиттриевого граната на фазовый состав, структуру и свойства ГП-керамик. Изучен процесс нанесения и получены покрытия Ta-Si-N и Mo-Si-B методами высокомощного импульсного магнетронного распыления (HIPIMS) и импульсного катодно-дугового испарения (PCAE) с применением полученных мишеней-катодов на основе Ta5Si3-TaN-Si3N4 и MoSi2-MoB на подложках из кремния, оксида алюминия, никелевых и молибденовых сплавов, стекла и NaCl при варьировании энергетических и частотно-импульсных характеристик процесса осаждения. Исследованы элементный и фазовый состав, структура (размер кристаллитов, период решётки, текстура, морфология, топография поверхности, шероховатость), механические и упругопластические свойства, а также стойкость к циклическим ударно-динамическим нагрузкам, эрозионная стойкость, жаростойкость, термическая стабильность и оптические характеристики ионно-плазменных покрытий.