Звіт по науково-дослідній роботі. Штерн Михайло Борисович. Розробка нових високотемпературних конструкційних та електротехнічних матеріалів з тривалим терміном використання

Реєстраційний номер

0220U102062, 0118U006213 , Науково-дослідна робота

Назва роботи

Розробка нових високотемпературних конструкційних та електротехнічних матеріалів з тривалим терміном використання

Назва етапу роботи

Керівник роботи

Штерн Михайло Борисович, Доктор технічних наук

Дата реєстрації

08-03-2020

Організація виконавець

Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича Національної академії наук України

Опис етапу

Мета роботи - вдосконалення методів отримання конструкційних та електротехнічних матеріалів, здатних працювати в умовах високотемпературних навантажень та іонного бомбардування матеріалів на основі сплавів титану, ніхрому, тугоплавких металів платинової групи. Об'єкт дослідження - процеси спікання, сплавоутворення та формування фізико-механічних властивостей матеріалів на основі систем Ni-Cr(Nb)-Al-Y2O3, Ti-Al, Os-Ir-Аl і Os-W. Методи дослідження: технологічні засоби порошкової металургії, фізико-механічні випробування, рентгенофазовий аналіз, моделювання. Виявлено ефект Френкеля в плівках Os-W і Os-Ir-Аl імпрегнованих WВа-катодів. Встановлено зв'язок терміну експлуатації катодів М-типу зі змінами складу і структури плівок Os-Ir-Аl і Os-W, що полягають в ущільненні плівки, що супроводжується порушенням її суцільності через утворення великих пор. Рекомендовано для збільшення терміну експлуатації катодів використовувати в складі плівки алюміній в якості дифузійного бар'єру. Розроблено метод отримання порошкового матеріалу із інтерметаліду титану TiAl із прекурсорів Al3Ti та TiH2 зі щільністю до 90% та механічними властивостями, близькими до литих матеріалів. Отримано новий жаростійкий дисперсно-зміцнений нікелевий сплав без вмісту хрому для теплового захисту МКС при підвищених температурах до 1200 оС в середовищі продуктів згорання реактивних двигунів. Методами механіки пластичності порошкових матеріалів показано, що процес додаткової обробки стисненням нових порошкових дисперсно-зміцнених сплавів на основі нікелю призводить до часткового відокремлення дисперсних оксидів від пористої металічної матриці і утворення лункоподібних дефектів. Побудовано модель ущільнення деформаційною обробкою дисперсно-зміцнених нікелевих сплавів, яка дозволяє оптимізувати вміст дефектів методами комп'ютерного моделювання.

Опис продукції

1.Отримано новий жаростійкий дисперсно-зміцнений нікелевий сплав без вмісту хрому для теплового захисту МКС при підвищених температурах до 1200 оС в середовищі продуктів згорання реактивних двигунів. Вказаний сплав характеризується значною технологічною пластичністю, що дозволяє деформувати заготовки матеріалу до ступеня обтиску 90 % за холодної прокатки без проміжних відпалів. 2. Отримано порошковий матеріал інтерметаліду титану TiAl із суміші порошків TiH2 та Al3Ti зі щільністю 90 % при температурі спікання 1250 оС. Зразки із TiAl характеризуються механічними характеристиками при випробуванні на стиск близькими до плавлених - міцність до руйнування 1729 МПа, межа плинності 560 МПа, пластична деформація 18 %. 3. Методами механіки пластичності порошкових матеріалів показано, що процес додаткової обробки стисненням нових дисперсно-зміцнених порошкових сплавів на основі нікелю призводить до часткового відокремлення дисперсних оксидів від пористої металічної матриці і утворення лункоподібних дефектів. Отримані результати покладені в основу критерію пластичної міцності порошкових композитів. Побудовано модель ущільнення деформаційною обробкою дисперсно-зміцнених нікелевих сплавів, яка дозволяє оптимізувати вміст дефектів методами комп'ютерного моделювання. 4. Встановлено зв'язок терміну експлуатації імпрегнованих WВа-катодів М-типу зі змінами складу і структури плівок Os-Ir-Аl і Os-W, що полягають у виникненні ефекту Френкеля в плівках Os-W і Os-Ir-Аl на початковій стадії експлуатації , що завершується ущільненням плівки з порушенням її суцільності через утворення великих пор в кінці терміну експлуатації.Рекомендовано для збільшення терміну експлуатації катодів використовувати в складі плівки алюміній в якості дифузійного бар'єру. Запропоновані методи отримання нових матеріалів з високим терміном експлуатації є привабливими для впровадження і реалізації. Методи одержання розроблених матеріалів є екологічно чистими.

Автори роботи

Іванова Інна Іванівна
Гетьман Ольга Іванівна
Максименко Андрій Леонідович
Михайлов Олег Володимирович
Морозов Ігор Анатолійович
Радченко Петро Якович
Солнцев Віктор Петрович

Додано/оновлено в НРАТ

2020-04-02