Новый способ получения керамических композитов разработали в ТПУ | Новости науки
Сотрудники Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета разработали новый способ синтеза высокопрочных композитов на основе MAX-фаз для авиакосмической отрасли и атомной энергетики. Они применили комбинацию методов традиционного вакуумного спекания исходных порошковых смесей и искрового плазменного спекания.
Предложенная технология позволяет получать материалы с особой структурой, которая обеспечивает их высокие эксплуатационные характеристики, сообщили в пресс-службе вуза.
Керамические материалы перспективны для применения в авиакосмической и транспортной отраслях, судостроении, атомной энергетике. Они обладают высокой прочностью, жаростойкостью, выдерживают резкие перепады температур, однако хрупкость ограничивает применение любой керамики.
Ученые отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий ТПУ синтезировали композиты на основе MAX-фаз из смесей коммерчески доступных отечественных порошков с применением оригинального комбинированного метода синтеза.
«MAX-фазы представляют собой новый класс термодинамически стабильных слоистых материалов, которые сочетают в себе преимущества керамики и металлов. Мы работаем с композитами на основе карбосилицида титана (Ti3SiC2). Такие материалы обладают высокими прочностными свойствами при малой плотности, высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии и к термических ударам», — рассказала ассистент отделения экспериментальной физики ИЯТШ ТПУ Елизавета Седанова.
Ученые использовали для получения композита комбинированный метод синтеза. Сначала они подвергли предварительной термообработке в вакуумной печи исходные компоненты — порошки титана, кремния и углерода отечественного производства. После вакуумного спекания на втором этапе синтеза исследователи применили технологию искрового плазменного спекания, она обеспечивает высокую скорость консолидации порошков тугоплавких соединений.
«Благодаря быстрому спеканию на втором этапе синтеза с добавлением необходимых компонентов удалось увеличить содержание МАХ-фазы на 10-15%. Кроме того, двухэтапная термообработка способствует росту кристаллов MAX-фазы почти в два раза. Результаты механических испытаний показали, что такая структура обеспечивает улучшенные свойства получаемого композита», — отметила Елизавета Седанова.
Синтезированные композиты за счет своих высоких эксплуатационных характеристик могут быть как самостоятельными материалами, так и добавкой для получения новых керамоматричных композитов, способных конкурировать с отечественными и зарубежными аналогами.
Исследование проводилось при поддержке гранта Российского научного фонда.