Разработка оксидных керамических материалов с иерархической внутренней структурой

Производитель

ИФПМ СО РАН

Подробное описание проекта

Оксидные керамические материалы, синтезированные из нанокристаллических порошков, получаемых методами термического разложения растворов солей металлов в плазме высокочастотного разряда, обнаруживают ряд уникальных свойств, обусловленных иерархичностью их внутренней структуры. Данные материалы обладают высокими прочностными характеристиками в широком диапазоне интенсивностей механических и температурных воздействий и могут рассматриваться как перспективные материалы при создании бронезащит и защитных элементов камер сгорания газотурбинных двигателей. Свойства нанокристаллических оксидных керамик обусловлены сильнонеравновесными условиями синтеза и быстрого охлаждения на конечной стадии получения порошковых систем, которые характеризуются более равномерным распределением компонентов и формированием широкого спектра фазово-структурных состояний, что определяет возможность селективного управления релаксационными свойствами керамик при различных интенсивностях силового и температурного нагружения. Исследования, запланированные в настоящем проекте, позволят вскрыть природу влияния дефектов и их комплексов на особенности механизмов деформации и разрушения этого типа материалов на трёх масштабных уровнях: микро, мезо и макро, оптимизировать прочностные свойства данных нанокристаллических материалов за счет формирования иерархических структур «зерно-неравновесная граница» и «зерно-включение», в которой обеспечивается оптимальное сочетание механизмов упрочнения на разных масштабных уровнях. Оптимизация структуры будет проведена с учетом морфологических аспектов компактирования керамик, включая анализ механизмов взаимодействия наночастиц диоксида циркония с учетом эффектов ориентации, формирования более совершенных границ (по типу специальных), изучения закономерностей наследования свойств границ керамическим материалом, влияние границ на процессы спекания, учет роли пористости на изменение механических и теплофизических свойств. Участники проекта имеют уникальный опыт в разработке фундаментальных и методологических основ получения порошков, компактирования керамик, формирования иерархических структур, определения комплекса структурно-чувствительных характеристик, отражения последних в широкодиапазонных многомасштабных определяющих соотношениях, располагают уникальным оборудованием и экспериментальными комплексами по верификации моделей применительно к интенсивным воздействиям, вычислительными возможностями для моделирования поведения реальных систем, внедрения результатов при разработке новых образцов изделий и техники. Задачи проекта: 1. Разработка рекомендаций по созданию технологий получения оксидных керамических композиций, обладающих высокой диссипативной способностью в широком диапазоне интенсивностей нагрузок и тепловых воздействий. 2.Разработка экспериментальных, структурных и теоретических методов диагностики физико-механического поведения керамик, исследования стадийности процессов разрушения, диссипативных свойств, закономерностей фрагментации в широком диапазоне интенсивностей нагрузок. 3.Разработка моделей и программных комплексов для расчета поведения изделий из оксидных керамических композиций в широком диапазоне интенсивностей нагрузок и температур, основанных на оригинальных экспериментальных и структурных методах, учитывающих роль многомасштабных эффектов в релаксационных свойствах керамик, переходах от дисперсного к макроскопическому разрушению при интенсивных силовых и тепловых воздействиях.

Степерь проработки проекта: НИР

Развитие проекта:

поиск научных партнеров

Наличие защиты результатов интеллектуальной деятельности