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 исследования: Разработка фундаментальных основ формирования структурно-фазового состава функциональных консолидированных композиционных материалов методом целевого модифицирования интерфейсных слоев и межфазных границ в процессе механохимического, плазмохимического и электрохимического синтеза. Актуальной задачей представляется разработка научных принципов синтеза композитных материалов нового типа, которые получаются консолидированием дисперсных неравновесных и метастабильных прекурсоров с уникальными функциональными свойствами. Объектами исследования будут дисперсные и консолидированные металлические сплавы на основе железа; композиты металл - карбиды переходных металлов; биосовместимые металл – полимеры и имплантаты на их основе; бионеорганические соединения на основе производных углеводов; многокомпонентные органические пленки на подложках различной природы. Полученные результаты внесут существенный вклад в решение фундаментальных проблем физики, химии дисперсных и консолидированных композиционных материалов, в развитие технологии получения многокомпонентных металлических, керамических, полимерных наноструктурированных функциональных материалов, покрытий, биологически активных веществ. Ожидаемые результаты: Будут предложены методы построения диаграмм квазиравновесных структурно-фазовых состояний, общих для поликристаллических, нанокристаллических и рентгеноаморфных двойных сплавов с ограниченной взаимной растворимостью компонентов. Будут получены характеристики ультразвукового воздействия, необходимые для активации в расплаве кавитационного механизма, посредством которого может осуществляться управление формированием микроструктуры металла в процессе лазерной обработки. На тестовых и реальных объектах будет проведена апробация расширенного метода регуляризации Тихонова для решения задач обработки спектральных данных. На биологически активных органических и бионеорганических соединениях будет апробирован метод корреляционного анализа данных при изучении кинетики структурных превращений в молекулярных кристаллах. Будет апробирован метод исследования механохимических твердотельных реакций в реальном масштабе времени. Будут разработаны научные основы технологии получения механосинтезированных композитов и покрытий на основе систем Ti-Si-Ni, Ti-Si-Co; W-Fe-С; Nb-Al-С, Nb-Si–С, Fe-В-С. Будет исследовано влияние условий их получения и обработки на целевые свойства. Будут исследованы деформационно-индуцированные процессы выделения и растворения фаз в нанокомпозитах на основе системы Fe-Cr. Будут изучены механизмы влияния микролегирования элементами III-VI групп на торможение термического роста нанозерна. Будут получены интерфейсные слои карбидов титана, тантала, ниобия на титановых сплавах с использованием метода лазерного сплавления механосинтезированных порошковых прекурсоров. Будут разработаны методы активации и электрохимической модификации поверхностей титановых сплавов, для получения пористого оксида титана, нанесения тонких электрохимических покрытий на основе биополимерных материалов и регуляторов регенерации тканей. Будут разработаны подходы к синтезу недорогих высокоэффективных композиционных материалов для электродов в электролизерах и топливных элементах. Полученные результаты могут быть использованы для: определения критериев формирования устойчивых наноструктур; разработки методов синтеза новых материалов и нанокомпозитов с «прорывным» уровнем свойств; разработки материалов с заданными функциональными свойствами (композитов, сплавов, керамик, продуктов биологического и медицинского назначения); разработки современной теории прочности, пластичности нанокристаллических и аморфных металлических материалов; разработки теоретических основ синтеза материалов с установленной взаимосвязью "структура - функциональные свойства"; разработки методов контроля процессов (CMC) твердофазного синтеза фармацевтических субстанций в реальном масштабе времени.