РАЗРАБОТКА НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ РАБОТЕ В СЕВЕРО-АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ СОСТАВОМ, СТРУКТУРОЙ И СВОЙСТВАМИ ПРИ МОДИФИЦИРОВАНИИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ И ПЕРЕХОДЕ В ПРЕДЕЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Отчет 134 с., 1 кн., 73 рис., 20 табл., 102 источн., 1 прил. ГАЗОТЕРМИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ, АЛМАЗНЫЕ КОМПОЗИТЫ, ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАЗРУШЕНИЯ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА Объекты исследования: газотермические покрытия, алмазометаллические композиты, полимерные композиты, эксплуатационные разрушения. Цель работы: развитие принципов управления структурообразованием и разработка технологий синтеза высокоэффективных для работы в условиях Северо-Арктической зоны износостойких покрытий, алмазных инструментов, армированных пластиковых композитов на основе изучения качества физико-химических и механических связей между матрицей и наполнителем при варьировании составов, модифицировании, регулировании макроструктуры и учете воздействия окружающей среды; получение высококачественных ультрадисперсных порошков природного алмаза; анализ влияния технологических и эксплуатационных факторов на прочность и разрушение металлических изделий и конструкций, работающих в криолитозоне. Методология исследований является междисциплинарной (используются подходы физики, химии, механики, теплофизики) и базируется на парадигме разработки материалов по схеме «состав–структура–свойства–технология–условия эксплуатации». Основные результаты. 1. Разработана статистическая модель фрикционного взаимодействия контактной пары «модифицированный материал - металлическое контртело» при трении скольжения, что необходимо для научного обоснования критериев выбора материалов для повышения износостойкости трибосопряжений. 2. Исследована межфазная граница «алмаз-железоуглеродистая матрица» и установлены факторы, определяющие высокий уровень функциональных свойств алмазных инструментальных композитов, полученных с применением импульсного прессования. 3. Выявлены климатическая стойкость, факторы и механизмы деструкции полимерных многослойных композитов в условиях очень холодного климата, сформулированы ключевые принципы конструирования таких материалов для Севера и Арктики. 4. Установлены механизмы, кинетика и причины фрагментационного разрушения металла автомобильного газотопливного баллона при эксплуатации в Якутии, даны рекомендации для улучшения качества баллонов и обеспечения их климатической безопасности в криолитозоне. Таким образом, задачи этапа 2023 г. проекта решены в полном объеме. Научная новизна определяется получением имеющих мировой приоритет и мировой уровень результатов, включающих развитие научных основ фрикционного взаимодействия материалов (в том числе в условиях естественного холода), физикохимии кристаллического многофазного состояния вещества в области изучения формирования и свойств интерфейсных зон, разработку новых подходов к синтезу высокоэффективных инструментальных и конструкционных композитов, в частности, гибридных пластиков, устойчивых к низкотемпературной климатической деструкции. Степень реализации и основные технико-эксплуатационные показатели. Изготовлены опытные образцы алмазных правящих карандашей, по служебным свойствам соответствующих промышленным, но при более чем двойной экономии алмазного сырья. Получены гибридные композиты, в которых межслойная гибридизация базальтопластика углеволокном повышает модули упругости в 2-3 раза, пределы прочности на 30%. Области применения: упрочнение контактных поверхностей в трибосопряжениях; создание алмазного инструмента повышенной стойкости; повышение свойств композитных пластиков; обеспечение целостности технических объектов. Прогнозные предположения о развитии объектов исследования: трибоповерхности для работы деталей техники и оборудования при повышенных контактных нагрузках; высокоэффективные алмазные композиты для обработки металлов и камня; композитные материалы нового поколения; совершенствование материалов и технологий изготовления изделий машиностроения, металлоконструкций.