Формирование структурно-фазового состояния и интерфейсных границ в дисперсных металло-керамических, металло-органических, бионеорганических прекурсорах, получаемых при интенсивной физико-химической обработке и предназначенных для синтеза 3D композитов с особыми функциональными свойствами

Цель работы – проведение теоретических и экспериментальных исследований формирования структурно-фазового состава функциональных консолидированных композиционных материалов методом целевого модифицирования интерфейсных слоев и межфазных границ в процессе механохимического, плазмохимического и электрохимического синтеза. Объектами исследования являлись дисперсные и консолидированные металлические сплавы на основе железа; композиты металл–карбиды переходных металлов; биосовместимые бионеорганические композиты и имплантаты на их основе; бионеорганические соединения на основе производных углеводов; многокомпонентные органические пленки на подложках различной природы. В ходе выполнения НИР получены следующие основные результаты: • Впервые определены плотность, твёрдость, электросопротивление и трибологические характеристики 3D композитов на основе G-фаз Ti6Co16Si7 и Ti6Ni16Si7, полученных магнитно-импульсным прессованием механосплавленных порошков. • Впервые проведен теоретический анализ нелинейных эффектов, связанных с влиянием избыточного объема межкристаллитных границ на структуру сегрегаций примесных атомов в поликристаллах. Выполнены расчеты изотермы адсорбции для двойных сплавов на основе железа с легирующими элементами: P, S, Sn и Ni. Результаты расчётов хорошо согласуются с экспериментальными данными, а также с физическими представлениями об адсорбции примесных атомов на межкристаллитных границах. • Создан макет реактора со встроенным спектрометром ближнего инфракрасного диапазона для изучения в реальном масштабе времени механизмов деформационно-индуцированных превращений при механохимическом синтезе органических и органометаллических соединений. Разработан пакет программ для двумерного корреляционного анализа динамических ИК-спектров механосинтезированных органических соединений в дискретном режиме. • Предложена перспективная методика неразрушающего контроля состояния оксидного слоя Ta2O5 внутри пористого тантала, которое определяет функциональные характеристики танталовых конденсаторов, в том числе вероятность пробоя. Разработанный новый подход заключается в моделировании частотного отклика с использованием эквивалентной схемы, учитывающей иерархию пор в образцах и позволяющую аттестовать пористость материала после спекания. • Методом квантово-химического моделирования проведены теоретические исследования структурных и магнитных характеристик легированного цементита на системе (Fe-Cr-Ni)3C. • Впервые изучено изовалентное замещение ионов калия таллием в координационных соединениях (K,Tl)-нитрило-трис-(метиленфосфоновая кислота). Установлено, что при изменении симметрии координационного окружения таллий избирательно замещает низкосимметричные положения, что во многом объясняет токсичность таллия по отношению к внутриклеточным ферментам. • Синтезированы природоподобные биорезорбируемые композиты системы «карбонат кальция – коллагеновая матрица». Разработаны проточные ячейки для преципитации карбоната кальция на органических мембранах. Получены первичные данные о взаимодействии мононуклеаров периферической крови крыс с полученным бионеорганическим композитом in vitro для оценки его иммунореактивности и биосовместимости. • Получены два свидетельства государственной регистрации на пакеты программ для обработки мёссбауэровских спектров, характерных для разупорядоченных твердых растворов многокомпонентных систем. Полученные результаты могут быть использованы для разработки научных основ экологически чистых технологий и управления качеством синтеза новых композиционных материалов с уникальным сочетанием целевых свойств, предназначенных для использования в машиностроении, энергетике, химической промышленности, а также для создания комплексных решений для регенеративной медицины и проектирования изделий специального назначения с повышенными требованиями к механическим свойствам.