Исследователи Томского политехнического университета создали новый тип металлокерамических композитов с улучшенными прочностными и тепловыми характеристиками. Эти материалы могут найти применение в авиа- и ракетостроении, а также в транспортной промышленности.
Новый подход к созданию композитов
Как рассказали в пресс-службе вуза, лаборатории перспективных материалов ТПУ разработали технологию производства слоистых материалов на основе прекерамической бумаги и металлической фольги. В качестве основы использовали карбоалюминид титана (MAX-фаза Ti3Al(Si)C2) и танталовую фольгу.
«MAX-фазы — это относительно новый класс нанослоистых керамик. Благодаря своей уникальной кристаллографической структуре большинство MAX-фаз сочетают в себе преимущества керамики (низкую плотность, коррозионную стойкость и другие) и металлов (стойкость к повреждениям, механическую обрабатываемость, тепло/электропроводность). Однако, одновременно, одной из проблем разработки новых композиционных материалов на основе МАХ-фаз является их повышенная хрупкость при низких температурах», — рассказал руководитель исследования, заведующий лабораторией перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем ТПУ Егор Кашкаров.
Как создавали материал
Для получения композитов ученые применили метод искрового плазменного спекания при температуре 1150°C и давлении 50 МПа. Исследования показали, что новые материалы:
- обладают однородной микроструктурой;
- демонстрируют высокую прочность;
- выдерживают значительные деформации без разрушения;
- имеют улучшенные теплофизические свойства.
Перспективы применения
Разработка особенно актуальна для аэрокосмической отрасли, где требуются материалы, устойчивые к экстремальным температурам и нагрузкам. Традиционные никелевые сплавы, используемые в двигателях, близки к пределу своих возможностей.
Дальнейшие исследования направлены на улучшение состава прекерамических бумаг, оптимизацию структуры композитов и создание прототипов изделий для конкретных применений.
Эту работу ученые выполняли при поддержке Российского научного фонда. В исследованиях участвовали Инженерной школы ядерных технологий, Инженерной школы энергетики, Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ и Университета Эрлангена — Нюрнберга (Германия). Результаты опубликованы в Ceramics International (Q1, IF: 5.1).
Lx: 2376