Новости - Отрасли ТЭК

Российские ученые создали сверхпрочную термостойкую керамику

28.04.26 06:31

Специалисты НИТУ МИСИС и Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН синтезировали керамический композит, способный выдерживать экстремальные нагрузки и высокие температуры.

Для его получения ученые применили недорогой, быстрый и эффективный метод.

Карбидную и боридную керамику используют для производства прочных защитных покрытий, твердосплавных инструментов, элементов ракетных двигателей, компонентов ядерных реакторов и многого другого. Однако у этих материалов есть недостаток — они хрупкие и плохо поглощают энергию удара. Даже самые современные тугоплавкие керамики не лишены этого изъяна.

«Коллектив исследователей под руководством молодого талантливого ученого Дмитрия Московских создал керамический композит, способный выдерживать экстремальные нагрузки в агрессивной среде. Его главное преимущество — сочетание высокой прочности и улучшенной трещиностойкости. Новый материал перспективен для применения в аэрокосмической сфере, металлургии, машиностроении, энергетике», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Авторы реализовали новую технологию получения двухфазной высокоэнтропийной карбид-боридной керамики, позволяющую создавать керамический композит, в котором два разных типа твердых фаз равномерно распределяются на микроуровне.

«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», — объяснил Дмитрий Московских, директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Исследователям удалось синтезировать материал за один этап с использованием методов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и искрового плазменного спекания. Полученные образцы показали повышенную плотность и однородность структуры, улучшенную твердость — 22 ГПа и ударную вязкость — 5,6 МПа. Для сравнения, у однофазного высокоэнтропийного композита показатели равны 18,8 ГПа и 4,2 МПа соответственно.

«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», — отметил участвовавший в исследовании ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС, кандидат технических наук Сергей Володько.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда.

Источник фото: Минобрнауки России