Научные основы высокоэнергетических методов синтеза сверхвысокотемпературных композиционных и керамических материалов

Объектом исследования являются керамические материалы на основе твердых растворов высокотемпературных карбидов (TaC, HfC, ZrC, NbC, TiC), боридов (HfB2, TaB2, ZrB2, NbB2, TiB2,), силицидов (MoSi2, TaSi2, ZrSi2) металлов, композиционных материалов, сочетающих высокую температуру плавления с высокими прочностными свойствами и износостойкостью, а также высокотемпературные гальванические элементы, состоящие из разнородных энергетических конденсированных систем и псевдосплав вольфрам-медь. Проект направлен на разработку методов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и высоковольтной электроимпульсной консолидации тугоплавких трудно деформируемых керамических материалов: карбидов тантала, карбида гафния, твердых сплавов и тяжелых сплавов на основе вольфрама. Цель работы – на основе метода СВС и электроимпульсных методов консолидации порошков создание сверх высокотемпературных керамических материалов на основе твердых растворов высокотемпературных карбидов, боридов, силицидов металлов, композиционных материалов с добавлением карбида кремния, сочетающих сверхвысокую температуру плавления с высокими прочностными свойствами и износостойкостью в условиях агрессивных внешних воздействий. В процессе работы проводились экспериментальные исследования электротепловых процессов, имеющих место в порошковых материалах при высоковольтной электроимпульсной консолидации. Модернизирован измерительный комплекс, позволяющий синхронно регистрировать параметры высоковольтного воздействия на консолидируемый порошковый образец, его температуру и интенсивность теплового излучения с поверхности образца консолидируемого порошкового материала. Исследована возможность получения псевдосплава методом инфильтрации с использованием в качестве источника нагрева высокоэкзотремичной реакции горения кремния в азоте. За счет тепла, выделяющегося в результате горения, происходила пропитка расплавленной медью пористого вольфрамового каркаса. Экспериментально показана возможность реализации процессов высоковольтной консолидации: порошков карбидов тугоплавких металлов (на примере карбида тантала и карбида гафния). Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что высоковольтную электроимпульсную консолидацию порошковых материалов можно проводить на устойчивых и неустойчивых (кумулятивных) режимах уплотнения порошков. Теоретически и экспериментально обосновано наличие различных режимов (устойчивых и неустойчивых – кумулятивных) высоковольтной электроимпульсной консолидации порошковых материалов. Компьютерное моделирование процессов высоковольтной консолидации позволило выявить механизм формирования неустойчивых (кумулятивных) режимов электроимпульсной консолидации. Степень внедрения: результаты проведенных исследований использованы в НИЛ-15 Института порошковой металлургии им. академика О.В. Романа НАН Беларуси; на предприятии ООО «МИП «МИО-Компакт» (г. Ростов-на-Дону); внедрены в учебные курсы магистрантов на кафедре «МиАСП» Донского государственного технического университета (ДГТУ).