Исследователи Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН разработали металлокерамический композит, сочетающий титановый сплав с частицами карбида бора. По данным пресс-службы Сибирское отделение РАН, новый материал демонстрирует износостойкость примерно в два раза выше по сравнению с традиционным титановым сплавом ВТ6.
Композиты такого типа объединяют свойства металлической матрицы и керамического наполнителя. В результате удаётся получить сочетание высокой прочности, сравнительно малой массы и устойчивости к абразивному износу — параметров, критичных для авиационной и другой высокотехнологичной техники.
Лазерное аддитивное выращивание без трещин
Для получения покрытия учёные применили технологию лазерного аддитивного выращивания. Используется волоконный лазер, установленный на роботизированной системе, через сопло которой подаётся порошковая смесь титана и карбида бора. В зоне воздействия формируется так называемая «ванна расплава», где материал послойно формирует изделие заданной геометрии.
Ключевой проблемой при работе с керамическими частицами стало образование трещин из-за высокой скорости охлаждения. Чтобы устранить дефекты, специалисты внедрили модуль подогрева подложки, поддерживающий температуру около 500 °C. Это позволило снизить термические напряжения и получать композит без разрушений структуры.
По словам младшего научного сотрудника ИТПМ СО РАН Ильи Герцеля, после стабилизации температурного режима стало возможным варьировать технологические параметры и управлять свойствами материала непосредственно в процессе синтеза.
Обнаружение новой межфазной прослойки
При исследовании структуры композита учёные выявили тонкий промежуточный слой между титановой матрицей и керамическими частицами. Для анализа применялись электронная микроскопия, спектральный метод EDX и дифракция синхротронного излучения.
В результате установлено существование особого трёхкомпонентного соединения на основе титана, бора и углерода. Эта прослойка выполняет функцию оболочки: она обеспечивает прочную связь между компонентами, сохраняя при этом твёрдость керамики. Подобное соединение ранее теоретически предполагал академик Геннадий Швейкин, один из основателей направления химии твёрдого тела в России.
Перспективы применения
Полученный материал рассматривается как перспективное защитное покрытие для деталей авиационной техники и других конструкций, работающих в условиях трения и воздействия абразивной среды — пыли или песка. Композит сочетает повышенную износостойкость и низкую удельную плотность, что особенно важно для летательных аппаратов.
Исследование выполнено в рамках совместного проекта Минобрнауки России и СО РАН. Учёные отмечают, что развитие методов синхротронной диагностики, в том числе на базе инфраструктуры СКИФ, может расширить возможности управляемого синтеза металлокерамических материалов с прогнозируемыми характеристиками.
Интересна тема?
Подпишитесь на наши новости: Блог | Telegram | VK | Дзен
Продаете и покупаете промышленные товары, сырьё, материалы и оборудование? Ищем производителей и предпринимателей: Маркетплейс Первая Миля | Подробнее
Для обращений и предложений: info@cargo.sale / 8-800-3333-260