А также отрасли автомобилестроения
Исследователи Томского политеха предложили новый метод получения объемных композитных материалов с металлической матрицей. Уникальность подхода кроется в in situ совмещении металлического матричного материала и армирующего керамического компонента. Как показали тесты, композиты ТПУ до четырех раз тверже аналогов. Об этом сообщает пресс-служба вуза.
Подобные композиты активно используются при создании автомобильных и аэрокосмических устройств вроде тормозных дисков, барабанов и поршней, а также крыльев и фюзеляжей.
Ученые Томского политеха предложили единую стратегию получения композитов с алюминиевой матрицей с улучшенными свойствами: от уникальной методики получения in situ композитных порошков до процесса их объединения и физико-механических испытаний.
«Уникальность нашего подхода к получению дисперсных композитов заключается в том, что внедрение армирующих частиц в металлическую матрицу производится в результате взаимодействия компонентов во время процесса их обработки импульсной плазмой дугового разряда. Этот метод основан на подходе in situ, при котором формирование армирующего компонента и металлической матрицы и их совмещение осуществляются в едином процессе. В отличие от традиционных методов ex situ это обеспечивает равномерное распределение микро- и наноразмерных частиц карбидов в продукте и их внедрение в алюминиевую матрицу, хорошую межфазную связь, а также полимодальный характер распределения частиц по размерам, что в итоге улучшает физико-механические свойства конечных изделий», — прокомментировал один из авторов исследования, доцент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Дмитрий Никитин.
За счет добавления карбидов (химическое соединение углерода с металлами или другими элементами) в материал из разных компонентов при изготовлении объемных образцов материал приобретает уникальную структуру. Например, это позволяет достичь высокую степень уплотнения всех компонентов (до 99 %) и улучшенные физико-механические свойства. По результатам исследования новые материалы до четырех раз тверже аналогов: они достигают твердости в диапазоне 103-215 HV, для сравнения – аналогичные образцы, изготовленные из коммерчески доступных компонентов, показывают твердость в пределах 47-62 HV.
«Важно отметить, что предложенный метод in situ совмещения алюминиевого матричного материала с керамическим карбидом не приводит к образованию пористых образцов и рекристаллизации частиц, что часто затрудняет получение качественных композитов. Это означает, что финальные изделия будут обладать значительно улучшенными механическими свойствами и устойчивостью к износу», — добавляет Дмитрий Никитин.
Результаты исследования могут лечь в основу разработки высокоэффективных композитных материалов для авиации, автомобилей и других отраслей, где необходимы материалы с повышенной твердостью.
Понравилась статья? Станьте нашим подписчиком, чтобы не пропустить новые материалы.
Читайте также: