В России создали сверхстойкий материал для атомной и космической промышленности
Ученые из МИСИС разработали совершенно новый керамический материал, который обладает высокой прочностью и устойчивостью к окислению. В перспективе его можно использовать в авиации, космической промышленности, а также в атомной энергетике и автомобилестроении. Он пригодится в отраслях, где есть экстремальные нагрузки на компоненты и важна небольшая масса.
В основу разработки легли высокоэнтропийные материалы, которые представляют из себя смеси более пяти элементов в равных пропорциях. К ним относят разные оксиды, бориды, карбиды, нитриды, карбонитриды. Они отличаются высокой прочностью, устойчивостью к химическим воздействиям, нагреву, окислению и радиации.
Ученые решили отрегулировать некоторые характеристики высокоэнтропийных карбонитридов с помощью различных добавок. В частности, для улучшения стойкости материала к окислению добавили тугоплавкие цирконий и титан. Сочетая разные методы обработки, авторы исследования смогли добиться более совершенных свойств в части противодействия высокотемпературному влиянию. Введение циркония и титана снизило удельный прирост массы при окислении на 83%, а внедрение азота в решетку высокоэнтропийного карбида уменьшило его на 12%.
Добавки уплотнили оксидный слой, образующийся в процессе окисления, что усиливает его барьерную функцию и уменьшает количество дефектов. Более плотная структура защищает образцы от проникновения кислорода внутрь и, следовательно, предотвращает дальнейшее окисление. Улучшенные материалы могут выдерживать экстремальную температуру, что делает их перспективными для износостойких элементов, в том числе турбин и выхлопных систем, где термическая стабильность имеет решающее значение.Вероника Суворованаучный сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические материалы» НИТУ МИСИС
Также с добавкой циркония и титана повысилась сама температура окисления материала, достигнув 1240 градусов Цельсия вместо 1005 градусов в исходном варианте.
Ранее мы рассказывали, что в России создали материал для превращения избыточного тепла в электричество. Такая разработка поможет сделать производственные процессы более энергоэффективными.
