Проведенные исследования были направлены на разработку нового энергоэффективного метода получения порошков циркония из дешевого полуфабриката (циркониевой губки) с применением процессов СВС-гидрирования и термического дегидрирования. Ключевая особенность СВС-гидрирования заключается в отсутствии необходимости внешнего нагрева: процесс инициируется и поддерживается исключительно за счет собственного тепловыделения экзотерми­ческой реакции. Особое внимание в работе уделено разработке схемы процесса и исследованию характеристик получаемых циркониевых порошков. Согласно предложенной схеме, циркониевая губка располагается в центральной части реактора и окружена по периферии более мелкой фракцией титановой губки (5–20 мм). Данное решение позволяет достичь требуемой теплопроводности засыпки и обеспечить протекание реакции послойного горения во всем объеме. Синтез гидрида циркония выполняли в герметичном реакторе объемом 2 л, заполненном водородом до начального давления 2 МПа. Дегидрирование полученного продукта проводили в вакуумной печи при остаточном давлении менее 10 Па. В результате исследований был синтезирован мелкодисперсный порошок циркония, частицы которого (порядка 80 %) имели характерный размер от 10 до 100 мкм и обладали преимущественно осколочной формой и морфологией поверхности. Установлено, что фазовый состав синтезированного гидрида циркония представлен преимущественно фазой ε-ZrH₂, характеризующейся повышенным содержанием водорода (более 1,8 мас. %). Рентгенофазовый анализ порошка, полученного термическим дегидрированием, выявил его многофазный состав с преобладанием равновесной низкотемпературной фазы α-Zr. Данный порошок имеет высокую востребованность в порошковой металлургии циркония, в том числе с применением аддитивных технологий.

Повышенный интерес к созданию материалов с исключительными свойствами – таких, как высокоэнтропийные сплавы, требует разработки способов их получения, одним из которых является алюминотермический синтез. В настоящей работе исследованы процессы, сопутствующие получению легкого тугоплавкого высокоэнтропийного сплава Al_1,5TiZr_0,25VNb, для последующего его синтеза алюминотермическим способом из смеси TiO₂, ZrO₂, V₂O₅ и Nb₂O₅. В неизотермических условиях изучено фазообразование при низких температурах (нагрев до 1500 °C) на начальных стадиях восстановления в инертной атмосфере. Методами дифференциально-термического и рентгенографического анализов исследованы взаимодействия в системе с соотношением реагентов, мас. %: 30Al–18TiO –14ZrO₂–15V₂O₅–23 Nb₂O₅ – при использовании порошков алюминия различной крупности (≤ 0,160 и ≤ 0,630 мкм). Показано, что при непрерывном нагреве порошковой смеси TiO₂, ZrO₂, V₂O₅ и Nb₂O₅ с алюминием крупностью ≤ 0,630 мкм процесс восстановления протекает не полно. На рентгенограмме продуктов зафиксированы исходные ZrO₂, TiO₂, Nb₂O₅, непрореагировавший алюминий, а также промежуточные оксиды TiO, V₂O₃, следы NbO₂ и интерметаллическое соединение Al₃Ti. Уменьшение размера частиц алюминия (≤ 0,160 мкм) в реакционной смеси повышает полноту протекания экзотермических реакций, снижая температуру их начала. При этом взаимодействие реагентов приводит к образованию в продуктах нагрева интерметаллидов AlTi, AlV₃, AlNb₃, промежуточных оксидов TiO, V₂O₃, а также непрореагировавшего ZrO₂. Выявлен стадийный характер процесса, для завершения которого необходимо повышение температуры нагрева или проведение изотермической выдержки. Оценка адиабатической температуры показала возможность получения высокоэнтропийного сплава Al_1,5TiZr_0,25VNb методами самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

В работе исследованы гранулометрический состав, насыпная плотность и плотность после утряски, текучесть, форма частиц и удельная поверхность (БЭТ) фракций электролитических порошков никеля с различными формой и состоя­нием поверхности частиц. Показано, что при близком гранулометрическом составе различия в морфологии и состоянии поверхности частиц оказывают определяющее влияние на технологические свойства порошков. Частицы с развитой поверхностью характеризуются сниженными величинами насыпной плотности и текучести, а также повышенной удельной поверхностью по сравнению с порошками с более гладкой поверхностью. Порошки ранжированы с использованием критерия формы частиц, учитывающего одновременно их геометрию и состояние поверхности. Установлено, что введение 15–20 мас. % высокодисперсного порошка с развитой поверхностью позволяет придать формуемость порошкам с округ­лой формой частиц, не формующимся в высокопористую ленту при холодной прокатке. Это связано с формированием каркасной структуры, обеспечивающей заклинивание частиц в процессе деформации. Получен высокопористый прокат как из порошка никеля с формой частиц, обеспечивающей формуемость, так и из порошка, не обладающего формуемостью, при введении добавки порошка с развитой поверхностью. После спекания исследованы усадка, прочность и параметры порис­той структуры. Показано, что для шихт, содержащих такую добавку, целесообразно использовать более высокие температуры спекания. Установлено, что пористая структура проката из смеси округлого гладкого порошка и высокодисперсного порошка с развитой поверхностью определяется содержанием добавки: с увеличением ее доли уменьшаются размер пор и проницаемость при практически неизменной извилистости. При оптимальном содержании добавки формируется структура, сопоставимая по свойствам с прокатом из порошка с исходно благоприятной формой частиц. При меньшем содержании добавки достигаются более высокие значения проницаемости, однако формуемость шихты при этом существенно снижается.