Физико-химические основы разработки высокотемпературных материалов на базе танталатов и гафнатов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-13-00025

НазваниеФизико-химические основы разработки высокотемпературных материалов на базе танталатов и гафнатов

Руководитель Гавричев Константин Сергеевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые слова высокотемпературные материалы, редкоземельные элементы, танталаты, гафнаты, структура, термические свойства, термодинамика

Код ГРНТИ31.17.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Настоящий проект посвящен созданию научных основ направленного синтеза простых и сложных РЗЭ оксидов гафния и тантала с заданной морфологией, термическими, электрическими и теплофизическими свойствами. В проект включены работы по оптимизации методов синтеза танталатов РЗЭ и поиску новых соединений в системах Ln2O3-MxOy-Ta2O5, где Ln - La, Nd, Gd и Y или их комбинация; М – Ca, Cr, Fe, с особым вниманием к соединениям со структурой типа пирохлора Ln2(МII2/3Ta4/3)O7, Ln2(МIIITa)O7. Предполагается разработка новых оригинальных методик синтеза сложных оксидов тантала в высокодисперсном состоянии и определение влияния условий их получения на морфологию, термические и теплофизические свойства. В системах Ln2O3-HfO2 (Ln = Nd, Eu, Gd) впервые будут исследованы структура, микроструктура, транспортные, термомеханические свойства и теплопроводность нестехиометрических твердых растворов Ln2±xHf2±xO7±x/2 (Ln = Nd, Eu, Gd) со структурой пирохлора. Кристаллическая структура новых соединений и твердых растворов будет исследована методами РСА с уточнением по Ритвельду, рентгеновской дифракцией на синхротронном и нейтронном излучении, КР-спектроскопией. Особое внимание в проекте будет уделено определению достоверных термодинамических характеристик соединений, полученных в гафнатных и танталатных системах, которые предполагается использовать для моделирования высокотемпературных процессов направленного синтеза материалов и внесения в базы термодинамических данных. Научная новизна проекта заключается в разработке новых синтетических подходов, а также комплексном исследовании физико-химических, термических и термодинамических свойств, в том числе, впервые синтезированных и малоизученных сложных оксидов на основе гафнатов и танталатов РЗЭ.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Гавричев К.С., Гуськов В.Н., Никифорова Г.Е. Thermodynamic properties of RE-containing TBC materials 15 Russian Conference on thermophysical properties of substances, Moscow15-17.10.2018, C.166 (год публикации - 2018)

2. Тюрин А.В., Хорошилов А.В., Гуськов В.Н., Никифорова Г.Е., Балдаев Л.Х., Гавричев К.С./. Thermodynamic Properties of Monoclinic Samarium Orthotantalate M-SmTaO4 Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2018, Vol. 63, No. 12, pp. 1599–1604 (год публикации - 2018)
10.1134/S0036023618120215

3. Гавричев К., Гуськов В., Хорошилов А., Тюрин А., Шляхтина А., Ашмарин А. Thermal and thermodynamic properties of some RE-tantalates 12 European Symposium on Thermal Analysis and Calorimetry, Brasov, Romania, Academica Greifswald, Germany., p.172 (год публикации - 2018)

4. Хорошилов А.В., Ашмарин А.А., Гуськов В.Н., Сазонов Е.Г., Гавричев К.С., академик РАН Новоторцев В.М. Теплоемкость и термическое расширение танталата иттрия. Доклады Академии наук, Т.484, №2 (год публикации - 2019)

5. Гуськов В.Н., Рюмин М.А. Сазонов Е.Г., Хорошилов А.В., Гавричев К.С. Термодинамические свойства танталатов иттрия и гадолиния Химия твердого тела и функциональные материалы-2018. Термодинамика и материаловедение: Тезисы докладов Всероссийской конференции с международным участием и 12 Всероссийского симпозиума с международным участием., с.51 (год публикации - 2018)

6. Хорошилов А.В., Гагарин П.Г., Гуськов А.В., Гуськов В.Н., Гавричев К.С. Теплоемкость цирконатов и гафнатов лантаноидов при 340-1400 К. 8 Международная научная конференция "Термодинамика и кинетика". ТверьТГУ, 2018, с.417 (год публикации - 2018)

7. Гавричев К.С., Гуськов В.Н., Рюмин М.А., Хорошилов А.В., Гагарин П.Г., Кондратьева О.Н. Thermodynamic properties of RE-tantalates at high temperatures 16 IUPAC High Temperature Materials Chemistry Conference, 2-6.07.2018, Ekaterinburg, Russia, USPU, P.13 (год публикации - 2018)

8. Гавричев К.С. Calorimetric study of RE-containing high-temperature materials. XL National Congress on Calorimetry, Thermal Analysis and Applied Thermodynamics, Pisa Italy, 17-19.12.2018 (год публикации - 2018)

Публикации

1. Хорошилов А.В., Ашмарин А.А., Гуськов В.Н., Сазонов Е.Г., Гавричев К.С., Новоторцев В.М. Теплоемкость и термическое расширение танталата иттрия Доклады академии наук, том 484, № 2, с. 57–59 (год публикации - 2019)
10.31857/S0869-5652484257-59

2. Гавричев К.С., Шляхтина А.В., Хорошилов А.В., Тюрин А.В., Ашмарин А.А., Конышева Е.Ю. Thermal Expansion and Heat Capacity of Sm2ScTaO7 – A Promising Material for Thermal Barrier Coatings Journal of the American Ceramic Society, V.102., P. 4415-4420 (год публикации - 2019)
10.1111/jace.16446

3. Гуськов В.Н., Гагарин П.Г., Гуськов А.В., Тюрин А.В., Хорошилов А.В., Гавричев К.С. Heat capacity and thermal expansion of neodymium hafnate Ceramics International, V. 45, p.20733-20737 (год публикации - 2019)
10.1016/j.ceramint.2019.07.057

4. Гуськов В.Н., Сазонов Е.Г., Тюрин А.В., Гуськов А.В., Рюмин М.А., Гавричев К.С. Thermodynamic properties of monoclinic neodymium orthotantalate M-NdTaO4 Russian Journal of Inorganic Chemistry, Vol. 64, No. 8, pp. 1041–1046 (год публикации - 2019)
10.1134/S0036023619080059

5. Никифорова Г.Е., Кондратьева О.Н., Тюрин А.В., Рюмин М.А., Гуськов В.Н., Гавричев К.С. Thermophysical properties of M'-LuTaO4: structural and calorimetric studies. Journal of Alloys and Compounds, V.803, p. 1016-1022 (год публикации - 2019)
10.1016/j.jallcom.2019.06.354

6. Шляхтина А.В., Пигальский К.С. Tolerance factor as the basic criterion in searching for promising oxygen-ion and proton conductors among Ln2-xDxM2O7-δ (Ln = La-Lu; M= Sn, Ti, Zr, Hf; D= Sr, Ca, Mg; x = 0, 0.1) 3+/4+ pyrochlores Materials Research Bulletin, V.116, p. 72-78 (год публикации - 2019)
10.1016/j.materresbull.2019.04.021

7. Гуськов В.Н., Сазонов Е.Г., Хорошилов А.В., Рюмин М.А., Гуськов А.В., Гавричев К.С. Heat Capacity and Thermal Expansion of Neodymium Orthotantalate Inorganic Materials, V.55, No.9, P.959-963 (год публикации - 2019)
10.1134/S0020168519090048

8. Гуськов В.Н., Гагарин П.Г., Гуськов А.В., Тюрин А.В., Гавричев К.С. Low-temperature heat capacity of lanthanum hafnate Russian Journal of Inorganic Chemistry, V.64, No.11 P.1210-1214 (год публикации - 2019)
10.1134/S0044457X19110060

9. Егорышева А.В., Попова Е.Ф., Тюрин А.В., Хорошилов А.В., Гайтко О.М., Светогоров Р.Д. Сложные танталаты РЗЭ с пирохлороподобной структурой: синтез, структура и термические свойства Журнал неорганической химии, V.64, No.11. P.1154-1165 (год публикации - 2019)
10.1134/S0044457X19110059

10. Гавричев К., Гуськов В., Тюрин А., Рюмин М., Хорошилов А., Никифорова Г., Гагарин П., Гуськов А., Ашмарин А. Calorimetric and X-ray studies of RE tantalates and hafnates 5th Central and Eastern European Conference on Thermal Analysis and Calorimetry (CEEC-TAC5) and 14th Mediterranean Conference on Calorimetry and Thermal Analysis (Medicta2019)., Central and Eastern European Committee for Thermal Analysis and Calorimetry (CEEC-TAC) Academica Greifswald, Germany OP2.17 p.109 (год публикации - 2019)

11. Никифорова Г., Гуськов В., Сазонов Е., Хорошилов А., Рюмин М., Гавричев К. Synthesis and calorimetric study of lanthanide orthotantalates 2nd Journal of Thermal Analysis and Calorimetry Conference, Budapest, Hungary, 2019. AKCongress, 2nd Journal of Thermal Analysis and Calorimetry Conference, Budapest, Hungary, 2019. AKCongress. P.495-496. (год публикации - 2019)

12. Шляхтина А.В., Воробьева Г.А., Харитонова Е.П., Стрелецкий А.Н. Phase formation of Ln2Hf2O7 (Ln = Nd, Dy) using mechanical activation method. Carbon in hafnates. 2nd Journal of Thermal Analysis and Calorimetry Conference, Budapest, Hungary, 2019. AKCongress, Central and Eastern European Committee for Thermal Analysis and Calorimetry (CEEC-TAC) Academica Greifswald, Germany OP2.17 p.418-419 (год публикации - 2019)

13. Шляхтина А.В., Воробьева Г.А., Леонов А.В., Стрелецкий А.Н. Crystallization of Ln2Ti2O7 (ln = Gd, Lu) using co-precipitation method: carbon in pyrochlores 2nd Journal of Thermal Analysis and Calorimetry Conference, Budapest, Hungary, 2019. AK Congress, 2nd Journal of Thermal Analysis and Calorimetry Conference, Budapest, Hungary, 2019. AK Congress. p.416-417 (год публикации - 2019)

14. Гавричев К.С., Гуськов В.Н., Никифорова Г.Е., Хорошилов А.В., Тюрин А.В., Гагрин П.Г., Гуськов А.В. Calorimetric studies of RE tantalates and hafnates 3rd International Seminar on Advanced Calorimetry, 15-18 October, Kazan, Russia, 2019, 3rd International Seminar on Advanced Calorimetry, 15-18 October, Kazan, Russia, 2019. p.11 (год публикации - 2019)

15. Гуськов В.Н., Хорошилов А.В., Рюмин М.А., Кондратьева О.Н., Гуськов А.В., Гавричев К.С. Thermal expansion and thermodynamic properties of M`-YbTaO4 ceramics Ceramics International (год публикации - 2019)
10.1016/j.ceramint.2019.10.296

16. Гавричев К.С. Прецизионная калориметрия в ИОНХ РАН (краткий обзор) Журнал неорганической химии (год публикации - 2020)

17. Гавричев К.С., Тюрин А.В., Гуськов В.Н., Гагарин П.Г., Гуськов А.В. Низкотемпературная теплоемкость М-ортотанталата тербия и аномалия Шоттки. Журнал неорганической химии (год публикации - 2020)

18. Шляхтина А.В., Лысков Н.В., Щеголихин А.Н., Воробьева Г.А., Колбанев И.В., Л.Г. Щербакова Evolution of the structure and ionic conductivity of the solid solutions based on Nd2Hf2O7. XIX International Meeting on Crystal Chemistry, X-Ray Diffraction and Spectroskopy of Minerals, Apatity, 2019., XIX International Meeting on Crystal Chemistry, X-Ray Diffraction and Spectroskopy of Minerals, Apatity, 2019. Kola Science Centre, Book of Abstracts, p.168 (год публикации - 2019)

19. Попова Е.Ф., Веселова О.В., Гайтко О.М., Егорышева А.В. Синтез и термические свойства новых сложных танталатов РЗЭ IX Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии. Москва, 9-12 апреля 2019 г., IX Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии. Тезисы докладов. Москва, 9-12 апреля 2019 г. С. 204-205. (год публикации - 2019)

20. Попова Е.Ф., Веселова О.В., Гайтко О.М., Егорышева А.В. Разработка методики синтеза сложного оксида Y2FeTaO7 XXVI Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2019», секция «Химия». Москва, 8-12 апреля 2019 г., Материалы XXVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2019», секция «Химия». М.: изд. Перо, 2019. С. 427. (год публикации - 2019)

Публикации

1. В.Н. Гуськов, А.В. Тюрин, А.В. Гуськов, П.Г. Гагарин, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Thermal expansion and thermodynamic properties of gadolinium hafnate ceramics Ceramics International, V.46, P. 12822-12827 (год публикации - 2020)
10.1016/j.ceramint.2020.02.052

2. А.В. Егорышева, О.Г. Эллерт, Д.И. Кирдянкин,Е.Ф. Попова, Р.Д. Светогоров Unusual magnetic properties and thermal expansion in chromium pyrochlores Ln2Cr2O7, Ln=Y, Sm, Gd Journal of Magnetism and Magnetic Materials, V.513, P.167226-1-8 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jmmm.2020.167226

3. П.Г. Гагарин, А.В. Гуськов, В.Н. Гуськов, А.В. Тюрин, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Thermal expansion and heat capacities of holmium and erbium orthotantalates ceramics Journal of American Ceramic Society, V.100, P. 1-9 (год публикации - 2020)
10.1111/jace.17460

4. П.Г. Гагарин, А.В. Гуськов, В.Н. Гуськов, Л.Х. Балдаев, Е.Г. Сазонов, А.В. Тюрин, М.А. Рюмин, К.С. Гавричев Термодинамические свойства M-EuTaO4 Журнал неорганической химии, 2020, том 65, № 12, с. 1651–1655 (год публикации - 2020)
10.31857/S0044457X2012003X

5. П.Г. Гагарин, А.В. Гуськов, В.Н. Гуськов, А.А. Ашмарин, Л.Х. Балдаев, Е.Г. Сазонов ,А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Теплоемкость и термическое расширение M-EuTaO4 Неорганические материалы (год публикации - 2021)

6. П.Г. Гагарин, А.В. Гуськов, В.Н. Гуськов, А.В. Тюрин, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Thermal expansion and heat capacity of thulium orthotantalate Journal of Alloys and Compounds, V. 850, P. 156659 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jallcom.2020.156659

7. П.Г. Гагарин, А.В. Гуськов, В.Н. Гуськов, А.В. Тюрин, А.В. Хорошилов, К.С. Гавричев Dysprosium orthotantalate ceramics: thermal expansion and heat capacity Ceramics International (год публикации - 2021)
10.1016/j.ceramint.2020.09.072

8. К.С. Гавричев, В.Н. Гуськов, П.Г. Гагаринб А.В. Тюрин, А.В. Гуськов, Г.Е. Никифорова, А.А. Ашмарин Heat capacity and thermal expansion of high-temperature mixed oxides: LnTaO4, Ln2Zr2O7, Ln2Hf2O7, Ln2O3.2ZrO2, Ln2O3.HfO2 16th International Conference on Thermal Analysis and Calorimetry in Russia, 16th International Conference on Thermal Analysis and Calorimetry in Russia (RTAC2020), July 6, 2020, Moscow, Russia, Book of Abstracts. – Moscow “Pero”, 2020, 9MB [Electronic edition]. (год публикации - 2020)

9. П.Г. Гагарин, В.Н. Гуськов, А.В. Тюрин, К.С. Гавричев Термодинамические функции М-ортотанталата тербия и аномалия Шоттки Х Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии, Х Конференция молодых ученых по общей и неорганической химии, Тезисы докладов , Москва, 2020, С.32 (год публикации - 2020)

10. Попова Е.Ф., Веселова В.О., Егорышева А.В. Structure and thermal expansion of new high-temperature compounds Ln2CrTaO7 (Ln=Sm, Gd, Y) IV Конференция и школа для молодых ученых Терморентгенография и Рентгенография Наноматериалов, IV Конференция и школа для молодых ученых Терморентгенография и Рентгенография Наноматериалов Тезисы докладов , Санкт-Петербург, 2020, С.108 (год публикации - 2020)

11. К. С. Гавричев, А. В. Тюрин, В. Н. Гуськов, П. Г. Гагарин, А. В. Гуськов, М. А. Рюмин Низкотемпературная теплоемкость М-ортотанталата тербия и аномалия Шоттки Журнал неорганической химии, Т.65, №5, С.651-659 (год публикации - 2020)
10.31857/S0044457X20050086

12. К.С. Гавричев Precision Calorimetry in the Kurnakov Institute of General Russian Journal of Inorganic Chemistry, 65(5) (2020) 695-698 (год публикации - 2020)
10.1134/S0036023620050095

13. Гуськов В.Н., Хорошилов А.В., Рюмин М.А., Кондратьева О.Н., Гуськов А.В., Гавричев К.С. Thermal expansion and thermodynamic properties of M`-YbTaO4 ceramics Ceramics International, V.46, P.5402-5406 (год публикации - 2020)
10.1016/j.ceramint.2019.10.296