Проведены исследования по оптимизации химического состава и технологических регламентов производства массовых видов проката из конструкционных низко-легированных сталей. Установлено, что повышенная и высокая прочность (sТ = 225-700 МПа) и хладостойкость (до -60°С) и улучшенная свариваемость проката из этих сталей достигается выплавкой с применением ковшевой металлургии в комплексных агрегатах с рафинированием и модифицированием жидкого металла, что обеспечивает высокую чистоту стали по вредным примесям (S, Р и др.). Последующие нормализация, термическое улучшение и термомеханическая обработка по разным режимам, способствуют измельчению зерна. (ИМЕТ РАН, ФГУП ЦНИИ "Прометей", ФГУП "ЦНИИЧЕРМЕТ", ОАО "Уральский институт металлов", ГУП "ЦНИИСК")
С помощью дифференциального баротермического и других методов физико-химического анализа исследовано влияние давления на характеристические температуры и структурные составляющие ряда жаропрочных сплавов. В частности, определены параметры барометрической обработки материала турбинных лопаток, что позволило увеличить срок службы этих изделий более чем в три раза, не менее 12000 часов. ( ИПК РАН)
Путем механической обработки в планетарных мельницах-активаторах получены пересыщенные твердые растворы в несмешиваемых металлических системах. В системе Fe-Bi механохимически созданы структурно новые композиты, представляющие собой нанокристаллиты железа с поверхностной фазой в виде тонкого эпитаксиального слоя легкоплавкого компонента. Разработанные нанокомпозиты перспективны для создания и стабилизации чрезвычайно больших поверхностей у активных металлов и могут использоваться в разработке металлических цементов, скелетных катализаторов, а также в водородной энергетике. (ИХТТМ СО РАН)
Предложена модель атомно-кристаллической структуры бета-тантала, обнаруженной при нанесении покрытий электролитическим осаждением и магнетронным распылением. Установлено, что бета-тантал принадлежит к классу структур Франк-Касперовского типа, но отличается наличием кластеров с более короткими расстояниями между атомами тантала по сравнению с обычными кристаллами. Модель применена при разработке технологии нанесения покрытий нанометровой толщины на подложки из тантала. (ИМЕТ РАН)
Методом силового СВС-компактирования синтезированы однородные и градиентные высокоплотные жаро- и коррозионностойкие композиты нового типа на основе интерметаллида Nb3Al с металлическими добавками. Метод позволяет получать материалы с заданными электрофизическими свойствами и высокой механической прочностью. ( ИСМАН)
Исследованы основные закономерности и механизмы формирования пространственных структур керамических материалов. На примере рутила впервые обнаружено и исследовано влияние кривизны поверхности окисляемой преформы и ее массы на скорость и количество образующегося продукта, что открывает возможности управления процессами окислительного конструирования тонкостенной керамики. (ИПК РАН)
Методом пирогидролитического синтеза из растворов нитратов получены наноструктурированные оксидные пленки системы SnO2-In2O3-CdO на керамических подложках из Al2O3, ZrO2, CеO2.. Показано, что резистивные сенсоры на основе SnO2 чувствительны к парциальному давлению кислорода и могут использоваться для экологической экспертизы различных производств. Оксидные пленки на основе CdO обладают низким электрическим сопротивлением и могут быть предложены в качестве электродов для твердых электролитов на основе ZrO2 и HfО2.(ИХС РАН)
Методом СВС синтезированы термо- и коррозионностойкие керамические материалы на основе системы AlN-TiB2, электрофизические свойства которых меняются в зависимости от формы частиц TiB2 и их расположения в матрице AlN от высокоэлектропроводящих до диэлектрических. Теоретическое рассмотрение структуры керамики допускает образование фрактальных структур, в которых даже небольшое количество электропроводящей фазы TiB2, сформированной в виде игл, обеспечивает высокую электропроводность всего материала. (ИСМПМ РАН)
Золь-гель методом получены наноразмерные смешанные ортофосфаты LaxLu1-xPO4. Показано, что изоморфная емкость наноразмерного материала значительно превышает емкость поликристаллических образцов микронного размера.
Методом обратного осаждения при 0оС получены аморфные твердые растворы состава Zr0,965Ce0,035O2 и Hf0,90Ce0,10O2, в ходе термообработки которых до 1200 оС образуются частично стабилизированные нанокристаллические (до 30 нм) порошки. Из нанопорошков твердых растворов Zr(1-x-y)HfxYyO2 (0,05<x<0,15; y=0,08) получены электропроводящие керамические материалы кубической структуры с плотностью близкой к теоретической и размером кристаллов 50-60 нм. (ИХС РАН)
Получены образцы высокочистого поликристаллического кремния-30 с содержанием основного изотопа 99,73%, содержанием газообразующих и электроактивных примесей <1017 и 8·1015 см-3, соответственно. Из полученного поликристаллического кремния впервые выращен бездислокационный монокристалл кремния-30. (ИХВВ РАН, НТЦ «Центробежные технологии» С-Пб., Институт роста кристаллов, Берлин, фирма «Виткон», Йена, Германия)
В интервале 5-300 К измерена теплопроводность высокочистого моноизотопного кремния 28Si (99,98%), которая, в исследованном диапазоне температур, оказалась выше, чем образца природного изотопного состава. При комнатной температуре эффект составляет 10±2%, что согласуется с теоретическими оценками, а в области максимума (26 К) теплопроводность 28Si (99,98%) выше в 7,7 раза теплопроводности природного кремния. (ИХВВ РАН, РНЦ «Курчатовский институт», фирма «Виткон»,, Йена, Германия).
На основе высокочистых редкоземельных металлов синтезированы соединения R2Fе14B (R=Y, Gd, Lu). Получены гидриды с содержанием водорода до 2,5 атомов на формульную единицу. Изучено влияние гидрирования на магнитные свойства R2Fе14B. Обнаружено увеличение намагниченности насыщения и магнитного момента при гидрировании. Поле магнитной анизотропии этих соединений при гидрировании уменьшается, а температура Кюри – увеличивается на »30°С. (ИМЕТ РАН)
Разработана технология очистки исходных солей и получения одно- и двухслойных световодов для волоконной техники на основе высокочистых монокристаллов галогенидов серебра с поглощением n.10-4 см-1. Исследования позволили применять при изготовлении двухслойных волокон разные сочетания кристаллов и получать сердцевину и оболочку с заданной разницей показателей преломления. (ГНЦ Гиредмет).
Выращены кристаллы высокочистых хлорида и бромида серебра (материалов для волоконных световодов), легированных ионами иода и тербия (3+). Методом СВЧ- фотопроводимости изучена кинетика фотохимических процессов, приводящих к формированию кластеров серебра. (ИПТМ РАН, ИПХФ РАН)
С целью воссоздания крупномасштабного производства кремния в России проведено изучение реальной структуры монокристаллов, выращенных различными способами, для оптимизации процессов получения и усовершенствования технологии. Методами оптической и просвечивающей микроскопии изучены закономерности дефектообразования в бездислокационных пластинах кремния диаметром 150 мм с разным содержанием кислорода в процессах многоступечатых термообработок, в режиме создания внутреннего геттера. Выявлено влияние легирования азотом на особенности дефектообразования, обусловленного распадом пересыщенного твердого раствора кислорода. (ГНЦ Гиредмет)
Исследование монокристаллов кремния диаметром 160 мм, выращенных методом Чохральского с ориентацией (100) показало, что примесные неоднородсти, проявляющиеся в виде фигур травления с геометрией ориентации шайбы (001) являются источником дислокаций. Микронеоднородности представляют собой частицы As2О5. После термообработки появлялись дефекты, обусловленные распадом пересыщенного твердого раствора кислорода в кремнии (SiO2). Ближе к периферии шайб концентрация дефектов существенно уменьшается, что следует учитывать при создании приборных структур. (ФТИ РАН)
Эксперименты по безтигельной зонной плавке монокристалла антимонида индия, легированного теллуром, в условиях полета искусственного спутника земли типа «Фотон» показали, что процессы тепло- и массопереноса в расплавах при выращивании монокристаллов методами направленной кристаллизации и соответственно микро- и макронеоднородности состава чувствительны к воздействию на расплав постоянных и квазипостоянных сил малой величины, гравитационной или инерциальной природы. Результаты дают основание для постановки работ по изучению влияния малых сил указанной природы на процессы выращивания монокристалов в земных условиях. ( ИМЕТ РАН)
Исследована диаграмма квазибинарного разреза ZnTe - CdTe при изменении состава по металлу. Показано, что граница максимальной растворимости металлов с увеличением содержания цинка сдвигается в сторону теллура. Экспериментально построены р-Т;Т-х;р-х проекции солидуса твердого раствора в области температур 1100 - 1350 К для процесса квазикопгруентной сублимации металл : теллур = 1:1; оценен состав пара. Показано, отсутствие азеотропов в данной системе. Полученные данные дают возможность управлять составом монокристаллов данных твердых растворов, представляющих практический интерес для медицинской томографии. (ИОНХ РАН)
Теоретические основы химической технологии
Неравновесная плазма пониженного давления использована для модифицирования поверхности различных полимерных материалов и изделий. Показано, что гетерогенные реакции, обеспечивающие модифицирование, влияют на состав газовой фазы и возникает обратная связь между химическим составом плазмы и ее физическими свойствами. Исследована динамика процессов установления тока разряда и светимости плазмы в процессах десорбции газа с граничной поверхности. Установлено, что динамическое поведение плазменной системы можно описать с использованием зависимости ее параметров от площади обрабатываемого материала. (ИХР РАН)