9. Исследование процессов взаимодействия лазерного излучения и низкотемпературной плазмы с веществом (твердым, жидким, газообразным) с целью создания и совершенствования технологий получения материалов с новыми функциональными свойствами

Цель исследования — получение новых знаний о процессах, происходящих с веществом в условиях воздействия высококонцентрированных потоков энергии. Объектом исследования является лазерное излучение (постоянное или импульсное) и плазма электродугового разряда в условиях направленного воздействия на вещества и материалы с целью придания им нового качества (восстановление, улучшение эксплуатационных характеристик) за счет изменения фазового, химического состава, микроструктуры, теплофизических, физико-химических, механических и других свойств. Исследования сконцентрированы по следующим направлениям. 1. Разработка и совершенствование математических моделей, направленных на совершенствование и оптимизацию плазменно-дуговых, радиационных, газодинамических, тепломассообменных процессов в линейных плазмотронах и плазменных реакторах, лазерных и лазерно-плазменных аддитивных микропорошковых 3D-технологий. 2. Моделирование процессов многоструйного турбулентного тепломассопереноса в камере смешения и узле закалки плазмохимического реактора. Одними из основных проблем плазменных технологий синтеза и обработки различного рода материалов являются задача быстрого и эффективного смешения газообразного или дисперсного сырья с плазменными струями в камере смешения плазмохимического реактора, а также способы управления скоростью охлаждения конечных продуктов реакции в узле закалки плазмохимического ректора. Эффективность решения этих проблем определяет полноту протекания целевых реакций, а также уровень требуемых для этого энергозатрат. Экспериментальное исследование процессов смешения и закалки в закрытом высокотемпературном пространстве плазмохимического реактора чрезвычайно затруднено. В этих условиях большое значение приобретает численное моделирование газодинамики смешения перерабатываемого сырья с плазменными струями, а также процессов охлаждения продуктов реакции. 3. Разработка способов управления величиной плотности тока на анодах (электродуговых) плазмотронов со стационарной формой привязки (контакта) дуги к электроду необходимых для генерации высокочистых плазменных потоков в плазменной металлургии. 4. Расчётно-экспериментальные исследования формирования покрытий из порошковых материалов микронных размеров потоками воздушной термической плазмы, включающие анализ микроструктуры, физико-механических и функциональных характеристик покрытий. 5. Экспериментальные исследования процессов деградации и разрушения образцов плазменных термобарьерных керамических покрытий (ТБП) структуры “керамика ZrO2-6-8%Y2O3 - интерметаллидный подслой Ni(Co)CrAlY – металлическая основа” на основе комплексных термоциклических испытаний, включающие контроль температуры по толщине образцов в процессе испытаний, анализ микроструктуры, фазовых превращений и функциональных характеристик покрытий в результате испытаний. Разработка алгоритмов и программ прогнозирования ресурса ТБП на основе существующих и создание на их базе собственных параметрических моделей прогнозирования ресурса таких покрытий.