Проведено экспериментальное исследование процесса футерования внутренних поверхностей энергонапряженной планетарной мельницы МПВ порошком кремния. Получены экспериментальные зависимости количества истраченного на футерование измельчаемого вещества от времени механической активации (МА). С помощью аналитических формул и с использованием экспериментальных результатов, полученных методом обратной задачи, двумя способами определена константа скорости футерования для малой и большой длительности МА: первый – основывался на обработке экспериментальных кривых, описывающих динамику футерования, методом наименьших квадратов, а второй предполагал нахождение величины константы по тангенсу угла наклона к оси абсцисс прямых линий, аппроксимирующих экспериментальные кривые в начальный период работы измельчительного устройства. Установлено, что с увеличением времени МА происходит снижение скорости футерования мельницы порошком кремния. Выявлено, что величина константы скорости футерования уменьшается с повышением продолжительности МА. Показано удовлетворительное соответствие теоретических расчетов экспериментальным данным.

Представлены результаты высокотемпературного электрохимического синтеза порошков интерметаллидов гольмия и никеля. Подобраны оптимальные условия синтеза данных соединений: температура электролиза (923–1073 К), катодная плотность тока (0,5–1,9 А/см2) и состав электролизной ванны (мол.%): KCl(48,25÷49,5)–NaCl(48,25÷49,5)–HoCl3(0,5÷3,0)– NiCl2(0,5÷2,5). Состав полученных порошков исследован методами рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии.

В лабораторных условиях разработан способ получения эффективного композитного уран-гадолиниевого топлива, применение которого позволит улучшить технико-экономические показатели АЭС. На основе анализа полученных результатов проведено обоснование предложенного метода для его реализации в промышленных условиях. Описаны способы подготовки и получения исходных материалов для приготовления оксида гадолиния. В ходе экспериментов были установлены необходимые характеристики, которыми должны обладать таблетки перспективного композитного уран-гадолиниевого топлива, и c их учетом сформулированы окончательные требования, предъявляемые к данным таблеткам.

Рассматривается методика компьютерного моделирования процесса уплотнения некомпактного материала из титанового сырья. Для описания реологического течения деформируемой массы использована модифицированная модель текучести Друкера–Прагера. Показано, что при идентификации принятой модели с точностью, приемлемой для инженерных расчетов, целесообразно использовать вспомогательную кривую на основе лемнискаты Бернулли, что позволяет снизить количество экспериментов, необходимых для построения кусочно-гладкой кривой текучести Друкера–Прагера. Исследован процесс пластической деформации ячейки представительного объема отсева титановой губки в различных напряженно-деформированных состояниях. Для улучшения формуемости некомпактного титансодержащего сырья использован эффект пластифицирования, связанный с увеличением количества пластичной β-фазы при легировании водородом. На основе теоретических и экспериментальных исследований выявлено, что легирование водородом позволяет получить более плотную заготовку при неизменных температуре и усилии прессования по сравнению с традиционной технологией уплотнения титановой губки. Установлено, что равномерность распределения относительной плотности по осевому сечению заготовки увеличивается при дополнительном легировании водородом. Показана удовлетворительная сходимость результатов компьютерного моделирования и экспериментального исследования процесса компактирования титановой губки в закрытой пресс-форме.

Исследовано влияние схемы и среды механического активирования (МА) реакционной смеси состава Ta–Zr–C на фазовый состав и микроструктуру шихты и продуктов синтеза. Установлено, что при обработке в планетарной центробежной мельнице по разным схемам МА, отличающимся последовательностью введения компонентов, микроструктура шихты различается даже при одной и той же длительности обработки. Фазовый состав смесей одинаков, так как образования продуктов химических реакций в барабанах мельницы не обнаружено. Увеличение времени в каждой из опробованных схем МА приводит к росту микродеформации кристаллической решетки тантала и уменьшению его области когерентного рассеяния, что свидетельствует о повышении количества запасенной энергии. Исследование влияния среды активирования (воздух, аргон, вакуум) показало, что при МА на воздухе СВС-продукт представляет собой практически однофазный двойной карбид (Ta,Zr)C с содержанием ZrO2 менее 3 мас.%. При синтезе из реакционных смесей, активированных в бескислородной атмосфере, обнаружены 3 карбидные фазы ТаС, ZrC и (Ta,Zr)C без следов ZrO2. Определены оптимальные режимы МА СВС, обеспечивающие получение 100 % однофазного твердого раствора (Ta,Zr)C с параметром решетки а = = 0,4488 нм, что соответствует 15 ат.% ZrC в двойном карбиде.

Методом реакционного спекания порошковых смесей Ti–AlN получена MAХ-фаза Ti2AlN. Установлен оптимальный режим синтеза соединения с содержанием примесной фазы TiN менее 1 %: изотермическая выдержка при температуре 1300 °С в течение 2 ч в среде аргона при давлении 3 атм. Исследовано влияние предварительной механоактивационной обработки порошковой смеси и среды реакционного синтеза на выход фазы Ti2AlN. Показано, что активация приводит к увеличению содержания вторичной фазы TiN. Выявлено, что синтез в вакууме также не позволяет получать монофазный мате- риал Ti2AlN.

Показаны технологические возможности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) при получении композиционных сплавов на алюминиевой основе жидкофазными методами для изготовления фасонных изделий. Выполнены термодинамические расчеты реакций между исходными компонентами и предложена схема их взаимодействия. Установлено влияние различных способов подготовки порошковых прекурсоров на интенсивность реакционного взаимодействия. Приведены сравнительные данные по литейным свойствам композиционных сплавов, полученных с применением СВС-процесса. Разработана технология изготовления отливок из таких материалов и представлены результаты их опытно-промышленных испытаний.

В интервале температур 300–450 К калориметрическим прибором ИТ-с-400 определена теплоемкость механоактивированного нанокристаллического карбонильного железа и образцов нанокомпозита железа с добавлением изоэлектронных sp-элементов (C, Ge, Sn) с размером зерна порядка 2–5 нм. Теплофизические исследования температурной зависимо- сти теплоемкости проводились на различающихся по составу смесей нанокомпозитах 68 ат.% Fe – 32 ат.% M (M – Ge, Sn) и 95 ат.% Fe – 5 ат.% С. Показано, что введение sp-элементов в нанокристаллическое железо приводит к существенным изменениям теплоемкости во всем исследуемом температурном интервале. Теплоемкость сильно зависит от вводимого sp-элемента и степени разупорядоченности полученного материала.

Представлены результаты исследований износостойких электроискровых покрытий (ЭИП), полученных электроискровой обработкой стальной подложки. В качестве электродных материалов использовались аморфный сплав марки 2НСР (Fe78B12Si9Ni1) и нанокристаллический сплав 5БДСР (Fe78,5Si13,5B9Nb3Cu1), имеющие в основе железо. Анализ структуры ЭИП с использованием сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского излучения показал, что покрытие из сплава 2НСР в целом аморфно, а покрытие из сплава 5БДСР имеет нанокристаллическую структуру, представляющую собой аморфную матрицу с нанокристаллами α-Fe. Микротвердость ЭИП из сплава 2НСР составила 7279 МПа при толщине 30 мкм, а из 5БДСР – 10147 МПа при толщине 33 мкм, что примерно в 1,5 раза больше толщины ЭИП из сплава ВК6-ОМ. Триботехнические испытания показали, что на стадии установившегося изнашивания износостойкость ЭИП из сплава 2HCP в 4 раза выше, чем у покрытий из 5БДСР, однако на стадии приработки его скорость изнашивания в 1,3 раза больше. В ходе эксплуатационных испытаний установлено, что покрытие из нанокристаллического сплава 5БДСР позволяет повысить ресурс режущих деталей машин, работающих в условиях абразивного изнашивания, не менее чем в 1,4 раза.

26 апреля 2016 г. на 86-м году ушел из жизни выдающийся ученый в области порошковой металлургии и материаловедения, основатель проблемной научно-исследовательской лаборатории динамического горячего прессования, заведующий кафедрой металловедения и технологии металлов Южно-Российского государственного политехнического университета им. М.И. Платова, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, действительный член Международного института науки о спекании, профессор, доктор технических наук, талантливый педагог, замечательный и отзывчивый человек — Юрий Григорьевич Дорофеев.