Тема 22-2 Структура и функциональные свойства металлургических расплавов, растворов, высокоэнтропийных сплавов, функциональных материалов и покрытий на их основе

Проведено многомасштабное моделирование процесса формирования нанокластеров меди и установлены зависимости между функцией распределения нанокластеров по размерам и условиями в камере. Экспериментально измерена концентрационная зависимость вязкости расплавов Ga–InBi в интервале от температуры ликвидуса до 1200 K. Проведено термодинамическое моделирование бинарных и тройных расплавов систем In-Bi, InBi-Ga и Ga-Bi-In в широком интервале температур. Проведено первопринципное молекулярно-динамическое моделирование локальной структры расплавов системы xNa2O-(1-x)B2O3 при температуре 1273 К для х от 0 до 35 моль% Na2O. Создана компьютерная модель анодного узла плазменной головки позволяющие формировать дозвуковой и сверхзвуковой режимы плазменного потока. Создана лабораторная установка для плазменного напыления и получения порошков (УПР МАК-10). Проведены тестовые испытания УПР и выполнен эксперимент по распылению сплава никалин и титановой проволоки ВТ-1. Показано, что гранулометрический размер порошка после последуюшей плазменной обработки изменяется и доля годного порошка существенно увеличивается. Проведена плазменная модификация образцов инструментальных сталей 35ХГСА, закаленной стали TS и нержавеющей азотированной стали SS, что приводит к значительному увеличению их износостойкости, твердости и микротвердости. Исследованы покрытия Ni-0.5C-15Cr-3.2Si-2B и Ni-1C-17Cr-4.1Si-3.6B с добавками TiC и WC на сталь 35ХГСА, наиболее коррозионностойкими являются покрытия с 5% TiC Проведено восстановление поверхности крыльчатки рабочего колеса пожарного насоса ПН-40/100 и повышена его износостойкость. Проведено исследование структуры и свойств алюминидных покрытий, нанесенных на образцы электродного графита. В результате износостойкость плазмоупрочненных поверхностей повышается до 2 раз. Получены композиты WC-Cu-Ме(Сr,Co,Ni) имеющие хорошее сочетание высоких значений износостойкости и теплопроводности. Износостойкость композитов в паре «композит-сталь» по сравнению с парой «медь-сталь» возрастает в большей степени за счет легирования медной связки Co или Cr. Использование в композитах в качестве упрочняющей фазы WC вместо W при одновременной замене жесткого каркаса из W на бескаркасную упаковку WC в медной связке и добавке 2% Со повышает износостойкость композита в 4 раза. Методом осциллирующей вискозиметрии на частоте 32 Гц в диапазоне 0.1-12.5 Па∙с измерена динамическая вязкость η' щелочноборатных расплавов. Вычислены модули упругости G' и модули потерь G'' щелочноборатных расплавов. Определен тангенс угла механических потерь, связанный с диссипацией потенциальной энергии. Рассчитанные времена релаксации расплавов составляют десятые доли секунды. Это позволило связать процессы релаксации с существованием в расплавах кластеров. Энергия активации вязкого течения и релаксационных процессов с повышением температуры снижается. Высокоэнтропийные сплавы привлекают внимание благодаря наличию ряда уникальных свойств. Основное внимание уделено параметризации, тестированию и применению нейросетевых потенциалов межатомного взаимодействия для высокоэнтропийных систем. Описан синтез высокоэнтропийных систем, их аттестация и применение в качестве покрытия, например, при лазерном наплавлении.