Новые безусадочные конструкционные керамические наноматериалы с высокими механическими характеристиками для энергетического газотурбостроения
Разработка технологии и создание экспериментальных образцов конструкционных керамических и композиционных материалов для авиа-,авто-, судостроения, топливно-энергетического комплекса, стекольной, горно-добывающей промышленности, атомной энергетики и социальной сферы. Созданные материалы должны найти применение в качестве элементов конструкций и оборудования нового поколения. Материалы должны обеспечивать их надежную эксплуатацию в экстремальных условиях: при работе в условиях абразивного износа, высокоагрессивных химических и радиоактивных средах, при повышенных и пониженных температурах и давлениях, отвечать заданному ресурсу, способствовать снижению себестоимости выпускаемой продукции и снижению объемов использования драгметаллов.
Соисполнители
Этапы проекта
Сформулированы требования к нестандартному оборудованию – колпаковой вакуумной печи и определен его производитель.
Проведен анализ входящего сырья по химическому и дисперсионному составу. Проведен обзор литературы по свойствам и способам получения металлокерамических материалов конструкционного назначения.
Определены ориентировочные диапазоны составом компонентов для поиска оптимального соотношения основных компонентов и легирующих добавок.
Разработано теоретическое описание процессов гомогенного зарождения дислокационных петель в нанокристаллитах путем наноскопического идеального сдвига в наноструктурных керамиках и керметах при механическом нагружении.
Разработано теоретическое описание зарождения дислокаций на аморфных межзеренных границах в наноструктурных керамиках и керметах при механическом нагружении.
Разработано теоретическое описание процессов формирования диполей дисклинаций и процессов зарождения нанотрещин в полях напряжений диполей дисклинаций в наноструктурных керамиках и керметах при механическом нагружении.
Определены оптимальные температуры вакуумного синтеза и условия окисления окончательной керамики. Установлены критерии окончания процесса превращения кермета в итоговую керамику.
Исследовано влияния дисперсности компонентов шихты на примере алюминия и карбида кремния на химические и фазовые превращения в кермете и итоговой керамике. Определены оптимальные значения дисперсности компонентов, а также время помола карбида кремния в планетарной мельнице для достижения оптимального дисперсионного состава.
Разработано теоретическое описание особого микромеханизма зарождения нанотрещин путем комбинации процессов нормального отрыва и наноскопического идеального сдвига в наноструктурных керамиках и керметах при механическом нагружении (с учетом наномасштабных эффектов и влияния межфазных и межзеренных границ) при 300оК и высоких температурах.
Разработано теоретическое описание процессов пластической деформации двойникованием вблизи трещин и влияния таких процессов на трещиностойкость наноструктурных керамик и керметов при 300оК и высоких температурах.
Разработано теоретическое описание локальной миграции границ зерен вблизи трещин и влияния такой миграции на трещиностойкость наноструктурных керамик и керметов при 300оК и высоких температурах
  Построена модель эстафетного механизма пластической деформации типа «сдвиг-ротация-сдвиг» в наноструктурных керамиках и керметах при механическом нагружении при 300оК и высоких температурах.
  Разработана модель процессов межзеренного скольжения вблизи трещин и влияния таких процессов на трещиностойкость наноструктурных керамик и керметов при 300оК и высоких температурах.
На основе теории многокомпонентных сред предложена математическая модель окисления кермета.
  Проведено конечно-элементное моделирование тестовых задач и показана возможность зарастания пор при определенных условиях, определяемых изменением удельного объема окисленного материала.
  По результатам испытаний, проведенных в в ООО Науч-ный центр «Керамические двигатели», показана возможность как механиче-ской, так и электроэрозионной обработки деталей из кермета.