Разработка теоретических основ получения и исследование керамических материалов различного состава с заданными свойствами

Книга 1. 1. Последовательной нитридизацией и карбидизацией проката титана синтезирована керамика с покрытием из карбонитрида титана и исследованы закономерности образования твердых растворов азота и синтезированы компактные карбиды металлов подгруппы титана. 2. Проведена оптимизация технологических режимов на ОП ИМЕТ РАН при изготовлении опытных партий высокоэффективных (по результатам натурных испытаний в авиационных конвертерах) блочных катализаторов разложения озона на керамических блочных носителях и разработаны критерии оценки качества продукции на отдельных стадиях процесса 3. Разработаны: -способ получения прозрачных керамических образцов различных форм и размеров в том числе с внутренними каналами основанный на методе гелевого литья в полимерные формы, полученные посредством 3d-печати; - оптимальный состав суспензий нанопорошков на основе оксида иттрия;- условия полимеризации в процессе получения заготовок. 4. Выбран состав суспензии на водной основе из порошка диоксида циркония с содержанием порошка – 36 %об. Методом гелевого литья получены образцы керамики на основе ZrO2 сложной геометрической формы (тигель, пружина, изолятор проходной).5. Геометрически сконструированы десятки кристаллических структур новых возможных высокобористых соединений, в структурах которых расположение икосаэдрических кластеров такое же, как в бета-формах бора, но разделяющие их двухцентровые связи замещены на мостиковые атомы O, N, C или B. 6. На основе золь-гель порошков получены образцы составов:LaNiO3 (LNO), La0,8Са0,2NiO3 (LCN), La0,8Sr0,2NiO3 (LSN), LaCoO3 (LCO) и др. при различных температурах и режимах ТО, количестве гелеобразователя и добавок. Для составов LCO, LNO введение добавки Са или Ѕr при температуре спекания 1300°С увеличивает прочность и плотность керамики, и для всех составов уменьшает открытую пористость и водопоглощение. Книга 2. Предложены механизмы массопереноса в оксидном слое, включающие селективный транспорт ионов, пузырей, жидкости, и установлена их взаимосвязь с микроструктурой оксидного слоя. Данная модель позволит предсказывать кинетику катастрофического окисления металлов и разработать новые мембранные материалы с повышенной проницаемостью и селективностью по кислороду. Установлены кинетические закономерности процесса поверхностного обмена кислорода на трехфазных границах газ/электрод/электролит симметричной ячейки «электролит Bi2O3 – 10 мас.% Bi24B2O39 | электрод Bi3Ru3O11 − 40 мас.% Bi1.6Er0.4O3 | электролит Bi2O3 – 10 мас.% Bi24B2O39» для электрохимического генератора кислорода при 740 °C. Показано, что поверхностная модификация нанопорошков CeO2 и ZrO2 листами бескислородного графена позволяет повысить плотность спеченных образцов мелкозернистой керамики до 98%. Разработан эффективный катализатор окисления монооксида углерода – Cu0.1Ce0.9O2, активность которого обусловлена высокой концентрацией меди и образованием кластеров CuOx в приповерхностном слое. Книга 3. Приведены экспериментальные результаты по синтезу и разработке способов получения керамических материалов на основе Si3N4, SiAlON. Изучено взаимодействие нитрида кремния с добавкой 35,5 масс. % MnO - 64,5 масс. % TiO2 (Тэвт. = 1290oС), осаждённой золь-гель методом непосредственно на частицы порошка Si3N4. Установлен фазовый состав керамики, полученной горячим прессованием при 1650°С - помимо α-Si3N4 и β-Si3N4 регистрируются TiN и Si2N2O, а также остаточный MnO. Все образцы характеризуются относительной плотностью ≈ 70 %. На примере мочевины, триэтиламина и меламина показано влияние природы азотсодержащих соединений на состав, размер и морфологию частиц оксонитридных фаз, образующихся при разложении вторбутоксида алюминия с участием солей щелочных и щелочноземельных металлов (натрия, калия, кальция). Y-, Al- и Mg-производные органоалюмоксанов использованы в качестве исходных компонентов для получения порошков Y3Al5O12 и MgAl2O4. Показано, что при пиролизе органомагнийоксаниттрийоксаналюмоксана при 750°С формируется рентгеноаморфный порошок, после пиролиза при 1500°С смесь состоит преимущественно из α-Al2O3 и смеси алюмомагниевой шпинели MgAl2O4, алюмоиттриевого граната Y3Al5O12 в соотношении 57% и 43%, соответственно.