Ученые из Университета МИСИС вместе с коллегами разработали инновационный керамический материал, способный выдерживать экстремальные нагрузки и высокие температуры. Новый композит отличается сочетанием высокой прочности и улучшенной трещиностойкости, что делает его перспективным для применения в аэрокосмической отрасли, машиностроении, энергетике и металлургии, говорится на сайте учебного заведения.
В отличие от традиционной керамики, которая отличается хрупкостью и плохо поглощает энергию удара, новый материал создан по уникальной технологии двухфазной высокоэнтропийной карбид-боридной керамики. В композите два типа твердых фаз равномерно распределены на микроуровне, что значительно увеличивает его вязкость и устойчивость к разрушению.
«Секрет прочности кроется в механизме разрушения. В обычной керамике трещины идут прямо сквозь зерна материала. В новом композите они вынуждены огибать частицы и идти по границам зерен. Так путь разрушения становится длиннее и сложнее, что значительно повышает вязкость керамики», — объясняет Дмитрий Московских, директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Материал синтезируется за один этап с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и искрового плазменного спекания. Такой подход обеспечивает высокую плотность и однородность структуры, а также экономит время и ресурсы.
«Наш метод позволяет получать улучшенную керамику с минимальными усилиями. Он сокращает время и экономит средства за счет совмещения стадий синтеза в одном технологическом цикле, а также благодаря самораспространяющейся реакции, которая минимизирует внешние энергозатраты», — отмечает кандидат технических наук Сергей Володько, ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Испытания показали, что твердость нового материала составляет 22 ГПа, а ударная вязкость — 5,6 МПа. Для сравнения, у однофазного высокоэнтропийного композита эти параметры равны 18,8 ГПа и 4,2 МПа соответственно. В дальнейшем ученые планируют протестировать материал в реальных промышленных условиях и расширить сферы его применения.
Ранее ученые представили концептуальное устройство, которое улавливает парниковые газы и преобразует их в электрический ток.
Источник: hi-tech.mail.ru