Ученые Томского политехнического университета разработали новые композиты с высокой механической прочностью и вязкостью разрушения, которые можно использовать в машиностроении и авиапромышленности. Добиться этого ученым удалось при помощи добавления в керамический материал металлических слоев. Детали из такого композита потенциально должны выдерживать высокие нагрузки и температуры.
Перспективными материалами для деталей и узлов агрегатов, эксплуатируемых при высоких температурах, механических нагрузках и в условиях агрессивных сред, считаются так называемые MAX-фазы. Они сочетают в себе свойства, характерные как для металлов, так и для керамики, однако являются хрупкими при невысоких температурах. Ученые лаборатории перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем Инженерной школы ядерных технологий предложили новый подход к формированию коррозионностойких, прочных и вязких ламинированных композитов на основе MAX-фаз, изготовленных методом искрового плазменного спекания.
«Основная проблема, с которой мы боролись, это хрупкость керамических материалов на основе MAX-фаз. Мы пытались снизить ее путем добавления в композит металлических слоев. В данном случае использовался ниобий, но мы работаем и с другими металлами. Добавление этих слоев позволяет существенно повысить вязкость разрушения материала, благодаря чему в момент деформации он все больше начинает вести себя как металл», — рассказал корреспонденту «Научной России» заведующий лабораторией перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем Егор Борисович Кашкаров.
Еще одна особенность полученных композитов заключается в том, что ученые использовали в качестве исходного сырья прекерамическую бумагу — композиционный материал, состоящий преимущественно из целлюлозных волокон и наполнителя. Ее применение позволяет получать равномерные по толщине материалы с заданной структурой и свойствами.
«Мы сохраняем выгодные свойства керамических материалов — они более устойчивы к коррозии и прочнее металлов при высоких температурах. Эти свойства мы сохраняем, но при этом улучшаем их деформационные поведение, металл играет вспомогательную функцию. Такие материалы можно потенциально использовать в газотурбинных двигателях и других подобных агрегатах», — дополнил ученый.
Источник фото: пресс-служба Томского политехнического университета
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ