Создание нового поколения металлических (Al, Ni) гибридных нанокомпозиционных материалов с улучшенными механическими свойствами и жаростойкостью для работы в экстремальных условиях эксплуатации элементов и узлов авиационно-космической техники (часть 2: прикладные исследования): 2019 г. этап 2

Проект: исполнение гранта/договораисполнение этапа гранта/договора

описание

Одной из важных задач современного материаловедения является разработка новых металлических композиционных материалов (МКМ) на основе металлической матрицы с улучшенными функциональными свойствами.
Анализ литературы за последние десятилетие показывает, что для существенного улучшения свойств необходимо создание нового поколения материалов более сложного состава и сложной структурной организации.
Цель работы на первом этапе НИР состояла в разработке метода получения МКМ на основе процессов трехмерного структурирования металлической матрицы нанонитями (d=1-100 нм) ТiC с улучшенными механическими свойствами и жаропрочностью (для матрицы никеля). Развиваемый в работе подход позволяет избежать недостатка одноосных волокнистых металлокомпозитов – наличие резкой анизотропии физических свойств.
В результате проведенной работы разработан общий подход к синтезу МКМ, который включает ряд последовательных стадий:
1. Получение металлического пористого каркаса с определенной пористостью с применением методов и оборудования порошковой металлургии. Была проведена работа по выявлению особенностей формирования никелевой пористой матрицы, а также выяснению возможности добиться улучшения свойств конечного продукта варьируя дисперсность и форму частиц.
2. Поверхностное наноструктурирование подготовленной металлической матрицы нанослоями ТiC (1-100 нм). Была проведена работа по изучению протекания поверхностных химических реакций между частицами металла (никель и алюминий) и низкомолекулярными реагентами, а также экспериментально обоснован процесс наноструктурирования каркаса ТiC. В результате проведённой работы была разработана методика синтеза нанослоёв ТiC на поверхности матрицы металла.
3. Прессование и спекание образца с получением массивного (не пористого) металлического наноструктурированного изделия с размером нанонитей ТiC (1-100 нм).
Проведено исследование механических характеристик полученных образцов, в том числе при высоких температурах. Получен материал (состава 84,5% Ni + 15,5 % TiC) с высоким пределом прочности (в, МРа) – 1300; обладающие хорошей жаропрочностью (800100, МРа)- 530.
В работе также предложенны компьютерные модели описывающие процессы деформирования и разрушения металлических композитов с армирующими нанонитями карбида титана.
Разработаны рекомендации по использованию результатов проведенных НИР в образовательном процессе.
Цели и задачи, поставленные на данном этапе работы, решены в полной мере.
Опубликовано и принято в печать : 5 статей в научных журналах, подана 1 заявка на патент, защищена магистерская ВКР, подано заявок на внешнее финансирование на сумму 14.7 млн. руб, из них одобрено финансирование в 2018 году на сумму 4,7 млн. рублей на 2019 год.
Короткий заголовокGZ-2019
АббревиатураM3_2018 - 2
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания12/03/1931/12/19

Ключевые слова

  • металломатричные композиты
  • нанокомпозиты
  • разрушение
  • пластическая деформация
  • жаростойкость
  • нанопокрытия
  • поверхность