Ученые Томского политеха вместе с коллегами разработали новые слоистые металлокерамические композиты с улучшенными механическими и термическими свойствами. По их словам, такие материалы на основе прекерамической бумаги в будущем могут стать перспективными для использования в аэрокосмической и транспортной промышленности.
Отмечается, что активное развитие этих сфер требует материалов, устойчивых к высоким температурам, коррозии и механическим нагрузкам. Композиты на основе керамики, как рассказывают ученые, демонстрируют более высокую стойкость к окислению при высоких температурах и улучшенные механические свойства.
«MAX-фазы — это относительно новый класс нанослоистых керамик. Благодаря своей уникальной кристаллографической структуре большинство MAX-фаз сочетают в себе преимущества керамики (низкую плотность, коррозионную стойкость и другие) и металлов (стойкость к повреждениям, механическую обрабатываемость, тепло/электропроводность). Однако, одновременно, одной из проблем разработки новых композиционных материалов на основе МАХ-фаз является их повышенная хрупкость при низких температурах», — прокомментировал руководитель исследования, заведующий лабораторией перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем ТПУ Егор Кашкаров.
Для улучшения свойств композитов ученые предложили новый подход — создание многоуровневых структур, состоящих из слоев прекерамической бумаги и металлической фольги тугоплавких материалов. Это позволит варьировать состав отдельных слоев прекерамической бумаги, управлять их свойствами, комбинируя их.
В качестве сырья для композитов использовали прекерамические бумаги на основе Ti3Al(Si)C2 и фольги из тантала. Для синтеза применялась технология искрового плазменного спекания при температуре 1150 °C и давлении 50 МПа.
Карбоалюминид титана (Ti3Al(Si)C2) — это MAX-фаза, на основе которой учёные Томского политехнического университета разработали слоистые металлокерамические композиты с улучшенными механическими и термическими свойствами.
«Ранее проведенные исследования показали, что композиционные металл-керамические материалы на основе МАХ-фазы Ti3Al(Si)C2 является одним из наиболее перспективных материалов для высокотемпературного конструкционного применения. При этом технология искрового плазменного спекания помогает обеспечить высокоскоростное спекание материалов. Были исследованы фазовый и элементный состав образцов, кристаллическая структура и микроструктура. Кроме того, проводились механические испытания на твердость, прочность на изгиб, вязкость разрушения. Измерялись и тепловые свойства новых материалов, включая теплопроводность, удельную теплоемкость и температуропроводность», — отметил Кашкаров.
Понравилась статья? Станьте нашим подписчиком!
Читайте также: