Изучение физических закономерностей синтеза композитных порошков на основе титана и его сплавов для модификации и формования электронно-лучевым сплавлением деталей, применяемых в авиа-космической отрасли

Аддитивные технологии завоевывают все новые позиции, разрабатываются новые технические решения, программные продукты, открываются новые специальности в ВУЗах, расширяется спектр используемых материалов – от чистых металлов и сплавов до керамических материалов и композитов. Проект связан с решением проблемы создания научных основ синтеза композитных порошков (фидстоков) для модификации и формования деталей в современных аддитивных технологиях и для нанесения износостойких покрытий. Из проанализированных нами составов выбраны самые интересные с точки зрения практического применения и особых свойств входящих в состав упрочняющих частиц и матриц отдельных фаз и химических соединений, в том числе, – МАХ-фаз и нестехиометрического карбида титана, возможно, включающего максены (MXene). Это составы Ti-C; Ti-C-Al, Ti-Al-Si, Ti-Al-Fe2O3; Ti-Al-C-Fe2O3; Ti-Al-TiO2, Ti-Al-C-TiO2. Использование металлотермических реакций для получения композитов с оксидными включениями привело к появлению в составе композитов дополнительных неравновесных фаз. Поэтому потребовались дополнительные исследования причин и условий их образования, а также их роли в свойствах и структуре порошков. Таким образом, проект сохраняет свою актуальность. В рамках проекта 2020-2021 предполагается решить следующие возникшие новые задачи: установить при синтезе в системе Ti-C с избытком титана предельные концентрации существования нестехиометрической карбидной фазы; изучить взаимовлияние параллельно протекающих реакций в системе Ti-Al-Si; установить, при каких условиях (и для каких составов исходных порошковых композиций) образуются металломатричные композитные порошки, а при каких ̶ керамические; исследовать причины и условия образования неравновесных фаз; проанализировать смачиваемость оксидов расплавами металлов. В целом материалы, содержащие в составе МАХ-фазы, и максены, в последние годы вызывают значительный интерес. МАХ-фазы, благодаря сочетанию свойств металлов и керамики, могут применяться в широком спектре задач – от медицины до машиностроения. Изучение способов получения и свойств двухмерных материалов под названием максен, (англ. MXene), состоящих из карбидов, нитридов или карбонитридов переходных металлов, в настоящее время основным направлением научных исследований в десятках университетов и научно-исследовательских институтов. Это говорит о большом научном потенциале предлагаемых исследований.