Композит для экстремальных нагрузок: в России создали новый вид сверхпрочной керамики

Российские исследователи разработали композитный материал с повышенными показателями твердости и защиты от образования микроповреждений. Новая технология получения высокоэнтропийной керамики позволит деталям функционировать в агрессивных средах и выдерживать предельные механические нагрузки.

Структура и физические свойства

Синтез нового состава провели специалисты НИТУ МИСИС совместно с сотрудниками Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН. В Министерстве науки и высшего образования отметили, что разработка отечественных ученых востребована в аэрокосмической отрасли, металлургии, энергетике и тяжелом машиностроении.

Улучшение характеристик достигается за счет равномерного распределения двух разных типов твердых фаз на микроуровне. Лабораторные тесты показали, что твердость полученной двухфазной керамики достигает 22 гигапаскалей, а ударная вязкость составляет 5,6 мегапаскаля. Базовые показатели стандартных однофазных образцов ограничены 18,8 гигапаскаля и 4,2 мегапаскаля соответственно. В руководстве университета подчеркнули, что научному коллективу удалось добиться оптимального баланса между исключительной прочностью и высокой трещиностойкостью состава.

Оптимизация производства

Для создания высокоэнтропийной карбид-боридной керамики авторы применили принципиально новую методику. Эксперт научно-исследовательского центра МИСИС Сергей Володько пояснил, что этот способ существенно снижает затраты времени и финансовых ресурсов. Экономия достигается благодаря объединению нескольких этапов синтеза в единый технологический цикл. Дополнительное снижение внешнего энергопотребления обеспечивает использование эффекта самораспространяющейся реакции.