Технологию изготовления керамических деталей из карбида кремния усовершенствовали ученые НИТУ «МИСиС». По словам авторов, применение нового материала существенно улучшит характеристики двигателей автомобилей, самолетов и другой техники. Результаты опубликованы в журналах Ceramics International и Materials.
Карбид кремния — материал, находящий сегодня широкое применение в различных отраслях промышленности в качестве полупроводника, конструкционного материала и абразива.
Керамика из карбида кремния, для производства которой используются полевой шпат и кварцевый песок, прекрасно переносит огромные сжимающие давления. Но, по словам ученых, она очень чувствительна к структурным дефектам, из-за чего имеет малую прочность на растяжение и изгиб, а также низкую устойчивость к появлению трещин, что ограничивает ее применение.
Карбидокремниевая керамика могла бы успешно заменить сплавы, содержащие дефицитные кобальт, никель и хром, а ее применение для изготовления лопаток турбин и деталей двигателей внутреннего сгорания позволило бы поднять рабочие температуры в двигателях и повысить мощность, тяговую силу, КПД и экологичность.
Ученые НИТУ «МИСиС» смогли улучшить характеристики материала за счет формирования армирующих нановолокон по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
«Благодаря эффекту комбинированной добавки тантала и тефлона нам удалось синтезировать материал с карбидокремниевой матрицей, усиленной карбидокремниевыми нановолокнами. Они активируют спекание керамики и повышают прочностные характеристики материала, так как служат барьером для распространения трещин», — объяснил Степан Воротыло.
По словам исследователей, за счет формирования нановолокон удалось значительно снизить температуру и время выдержки керамики в вакуумной печи — с нескольких часов при 1800−2000°C до одного часа при 1450 °C. В дальнейшем ученые планируют продолжить работы над повышением трещиностойкости и прочности материала.
Это тоже интересно:
