Влияние структуры и стехиометрии на высокотемпературную ползучесть и механизмы повреждаемости высокоэнтропийной карбидной и карбонитридной керамики

Развитие энергетических газотурбинных и ядерных двигательных установок, авиакосмических аппаратов нового поколения, требует разработки новых высокотемпературных материалов, способных проявлять высокие прочностные свойства при повышенных температурах эксплуатации и эффективно сопротивляться высокотемпературной ползучести. Несмотря на то, что карбиды и карбонитиды, являясь соединениями с преобладающей ковалентной связью, обычно воспринимаются как материалы не обладающие ресурсом пластической деформации, с повышением температуры они претерпевают вязко-хрупкий переход и могут накапливать значимые пластические деформации, что приводит к изменению геометрии изделия и может повлиять на его эксплуатационные характеристики. Следовательно исследование механизмов деформации и высокотемпературных свойств подобных соединений необходимо с точки зрения прогнозирования их работоспособности. Данный проект посвящен исследованию ползучести и высокотемпературной прочности карбидов и карбонитридов переходных металлов, включая многокомпонентные керамические материалы - высокоэнтропийные карбиды и карбонитриды, а также разработке новых составов таких керамических материалов, опираясь на теорию функционала плотности, машинного обучения и молекулярной динамики. Для более комплексного понимания высокотемпературного поведения керамики планируется исследовать такие аспекты как влияние стехиометрии, которая может изменять долю металлической связи в решетки, а также эффект размера зерна на высокотемпературную прочность и ползучесть. Проект носит мультидисплинарный характер так как на ряду с экспериментальным исследованием свойств и структуры карбидов и карбонитридов планируется большой объем экспериментальной работы по синтезу керамических порошков различными технологиями и подбору параметров консолидации для получения структуры с заданными характеристиками, а также ряд теоретических исследований. Таким образом, целью проекта является установление корреляции между составом, структурой, механическими свойствами и механизмами деформации карбидов и карбонитридов, тем самым обеспечивая руководство для выбора оптимальных параметров состава и структуры, и оптимизации процесса изготовления керамики с улучшенным сопротивлением высокотемпературной ползучести.