Исследование термодинамических свойств расплавов систем, склонных к расслоению и прогнозирование условий формирования дисперсно-капельной и оболочечной литых структур.
Сплавы системы Cu–Fe и более сложные композиции на их основе представляют несомненный интерес с точки зрения разработки объемных композиционных материалов с особыми типами макроструктуры, формирующейся в результате расслоения жидких сплавов. Для систем, характеризующихся равновесной несмешиваемостью расплавов, могут быть получены сплавы с так называемой оболочечной структурой. Она представляет собой ядро, сформированное жидкой фазой с меньшей объемной долей, заключенное в оболочку из жидкой фазы с большей объемной долей в расплаве. В системах с равновесной и неравновесной несмешиваемостью расплавов в условиях значительных переохлаждений могут быть получены сплавы с дисперсно-капельной структурой. Подобная структура может быть охарактеризована как дисперсионная среда, образованная затвердевшей жидкой фазой с большей объемной долей, в которую заключены затвердевшие мелкие капли жидкой фазы (дисперсной фазы), имеющей меньшую объемную долю в расплаве. Подобные сплавы рассматриваются как природные композиционные материалы, сочетающие высокую тепло- и электропроводимость меди с высокой прочностью железа, и являются перспективными с точки зрения их практического применения в различных областях техники, в первую очередь, в качестве антифрикционных, электроконтактных, электро- и теплопроводных материалов.
Разработка научных основ получения таких материалов и возможность управления их структурой, а именно, регулирование последовательности фаз образующих оболочку и ядро сплава для оболочечной структуры, и регулирование последовательности фаз, образующих дисперсионную среду и дисперсную фазу, а также степень дисперсности последней для дисперсно-капельной структуры, требует знаний о характере взаимодействия компонентов расплавов, о температурно-концентрационных границах фазовых превращений с их участием.
В рамках данного направления были исследованы термодинамические свойства и фазовые превращения расплавов двух- и трехкомпонентных систем, демонстрирующих положительные отклонения от закона Рауля и склонность к расслоению в равновесном и переохлажденном состоянии:
- экспериментально определены парциальные и интегральные энтальпии смешения расплавов
двухкомпонентные системы – Cu–V, Cu–Cr, Cu–Mn, Cu–Fe, Cu–Co, Cu–Ni;
трехкомпонентные системы – Cu–Fe–Cr, Cu–Fe–Co, Cu–Fe–Ni, Cu–Fe–V;
- в рамках CALPHAD-метода выполнено термодинамическое описание систем, рассчитаны диаграммы состояния, оценены температурно-концентрационные области равновесного и метастабильного расслоения расплавов и формирования объемных композиционных материалов с различными типами макроструктуры
двухкомпонентные системы – Cu–V, Cu–Cr, Cu–Fe, Cu–Co;
трехкомпонентные системы – Cu–Fe–Cr, Cu–Fe–Co, Cu–Fe–Ni.