Разработка процессов наноструктурирования никелевой матрицы карбидными нанонитями с использованием методов поверхностного конструирования и порошковой металлургии для направленного регулирования механических свойств и жаростойкости материала

Необходимость создания нового поколения композиционных металлических материалов повышенной эффективности, в том числе на основе никелевой матрицы с управляемыми функциональными свойствами, способными удовлетворять всё возрастающим эксплутационным требованиям, диктуется развитием таких отраслей, как энергетика, нефтехимическая промышленность, инструментальная промышленность (детали газовых турбин, режущий инструмент, бронематериалы и др.) и ряде других областей. Актуальность проекта связана с исследованием особенностей организации вещества (материала) с разным уровнем сложности (от кластера до высокоорганизованного твердого вещества и далее до материала). Следует отметить, что в настоящее время проблема создания новых материалов (в том числе металлических) должна решаться на основе изучения и конструирования структурной организации вещества и материала. Задача установления физических и химических параметров, управляющих свойствами ис¬кусственно упорядоченных наноструктур различной степени сложности и материалов на их основе, состав¬ляет одно из важнейших направлений мировых исследо¬ваний. Фактически при решении задачи создания новых высокоорганизованных твердых соединений и материалов на их основе приходится решать проблему выбора и реализации определенного типа структурной организации, а не просто проблему метода синтеза. Проблема физической мезомеханики нелинейных многоуровневых иерархически организованных систем ─ ключевая проблема пластической деформации и разрушения твердых тел. С точки зрения физической мезомеханики химическое конструирование наноструктурированных материалов позволит получить новые объекты с многоуровневой организацией, что необходимо для более корректного подхода к исследованию (экспериментальному и теоретическому) структурной трансформации на наномасштабном уровне. В проекте впервые планируется разработка нового метода получения, а также комплексное исследование физико-химических, морфологических, структурных и механических характеристик нового типа композиционных металлических материалов на основе никеля с нанонитями TiC, SiC для направленного регулирования механических свойств и жаростойкости. Принципиальной новизной получаемого нового типа композиционного металлического материала на основе никеля является тот факт, что наноструктуры TiC или SiC в виде нанослоя (d=2-30 нм TiС, SiC) связаны ковалентными связями с металлической матрицей, что позволяет дисперсную фазу равномерно распределить по всему объему никелевой матрицы, что не возможно ни литьевым способом получения, ни существующими методами порошковой металлургии. Особенностью получаемого материала является то, что структурирование матрицы наполнителем будет проводится на наноуровне нанонитями карбида. Структура таких наноматериалов представляет собой два взаимно проникающих каркаса - “ каркас в каркасе “ (каркас никелевой матрицы, пронизанный каркасом в виде нанонитей SiC или TiC). В результате работы будет показано, что предлагаемый подход позволяет получить композиционный материал, обладающий высокими прочностными свойствами с сохранением пластичности, а также повышенной жаропростойкостью.