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

Кн. 1 Результаты по разделам 1-6: 1. Прямой карбидизацией циркониевого и гафниевого проката в атмосфере смеси газообразных аргона и этилена с сохранением геометрии исходной металлической заготовки синтезированы компактные стехиометрические карбиды циркония ZrC и гафния HfC заданной формы. 2. Химическим способом получен аморфный слой черного титаната калия на титане ВТ1-0 и ВТ20 в атмосфере воздуха при температуре 150оС, каталитически активный в реакции окисления СО кислородом до 350оС. Оптимизирован состав катализатора Pd-MnO2-CeO2-γ-Al2O3 на блочном носителе для очистки воздуха от озона и разработана новая методика укрепления наружного слоя керамического блока.3.Изучено влияние модифицирующей добавки Sc2O3 на формирование монофазных слабоагломерированных нанопорошков активированного иттрий-алюминиевого граната лазерного состава Y(2,94-2,97)Nd(0,03-0,06)ScхAl(5-х)O12(ИСАГ:Nd+3),где х= 1-2, закономерности спекания из модифицированных порошков прозрачной керамики и ее свойства.4.Изучены условия образования агрегативно- и седиментационно-устойчивых концентрированных суспензий порошков ZrO2 с добавками 5-15 % масс. нитевидных кристаллов Al2O3. Получены зависимости дзета-потенциала и вязкости суспензий от концентрации твердой фазы. 5. Исходя из структур известных форм бора и его соединений и обобщающего их составы правила электронного баланса Уэйда, теоретически сконструировано более сотни новых представителей известного структурного типа альфа-ромбоэдрического бора.6. Изучено влияние СВЧ-сушки и традиционной сушки на структуру и комплексообразование нанорошков сложного состава (муллит (3Al2O32SiO2), кордиерит (2MgO2Al2O35SiO2), форстерит (2MgOSiO2) алюмомагнезиальная шпинель, соединения со структурой перовскита состава LaхA1-хBO3, легированного в А и B позициях) в интервале температур от 100 до 1300°С. Кн. 2 Используя результаты множественных испытаний на ударный изгиб, фрактографического анализа образцов и исследования микроструктуры методами оптической и растровой микроскопии и ДОЭ, изучены различные аспекты ударной вязкости и хладостойкости нескольких высоковязких низкоуглеродистых микролегированных сталей класса прочности X80. Показано, что увеличение склонности стали к образованию расщеплений при прочих равных условиях приводит к уменьшению вязкости и хладостойкости. Сталь, не склонная к образованию расщеплений, несмотря на возникновение локальных хрупких наклонных разрушений, показала более высокую вязкость. Предполагается, что образование наклонных хрупких разрушений является ранней стадией хрупко-вязкого перехода низколегированных сталей. Ударная вязкость и хладостойкость металла, основу микроструктуры которого составляет смесь гранулярного и реечного бейнита, повышается при увеличении плотности высокоугловых границ, которая в свою очередь определяется как размером зерен исходного аустенита, так и морфологией бейнита. На склонность к образованию расщеплений может влиять отчетливо выраженная бейнитная полосчатость в сочетании с высокой остротой текстурного компонента (100)[001]. Кн. 3. Методами импедансной спектроскопии и кулоновольюмометрии измерены фарадеевская эффективность, поляризационное сопротивление и поток кислорода электрохимической ячейки «пористый электрод Bi3Ru3O11 − 35 масс.% Bi2O3 | твердо-расплавный электролит Bi2O3 − 0.2 масс.% B2O3 | пористый электрод Bi3Ru3O11 − 35 масс.% Bi2O3», составившие 97 %, 0.15 Ом×см2 и 5×10-7 моль×см-2×с-1 при 740 °C, соответственно. Синтезированы катализаторы на основе оксида церия с высокой концентрацией кислородных вакансий в анионной подрешетке и, следовательно, высокой плотностью поверхностных активных центров, предназначенные для реакций окисления угарного газа и конверсии метана в синтез-газ. Разработан способ синтеза композитных наноструктурированных графен-керамических порошков, позволяющий достичь равномерного распределения на поверхности листов графена наноразмерных (~10 нм) кристаллитов оксидов металлов. Кн. 4. Объекты исследования - композиты на основе Si3N4, SiC, Ca-SiALON, MgAl2O4. Цель работы – изучение процессов синтеза и разработка способов получения керамических материалов на основе Si3N4, SiC, MgAl2O4. Методы синтеза- твердофазный, горячее прессование, алкоксотехнология. Методы исследования образцов - РФА, СЭМ, ЛРСА, ПЭМ, лазерная гранулометрия. Изучены реологические характеристики порошков Si3N4 и смеси Si3N4 с 10 масс.% CaO-Al2O3, MgAl2O4 с 1 и 3 мол. % Cr2O3. Определены модули сжимаемости G, коэффициенты сжимаемости kсж и конечные значения деформации ε* порошков исходного Si3N4 и смеси Si3N4 с 10 масс.% CaO-Al2O3 (48:52 %). (48:52 %). Установлено образование однофазного Ca-SiALON при горячем прессовании Si3N4 с 5 – 50 масс. % добавки CaO–Al2O3. Выполнено сравнительное исследование взаимодействия SiC с синтезированным Y3Al5O12(YAG) или смесью оксидов Y2O3:Al2O3 (3:5) в интервале 1680-1850°С. Показано, что фазовый состав продуктов взаимодействие SiC с YAG или смесью Y2O3:Al2O3 (3:5) различен: происходит его разложение Y3Al5O12 с образованием SiO2, Y2O3, Y4Al2O9, а со смесью Y2O3:Al2O3 (3:5) наблюдается образование Y3Al5O12, Y4Al2O9 и карбида иттрия Y2C3 вследствие окислительно-восстановительных реакций.