Российские учёные разработали новую технологию получения «скользких» керамических композитных материалов со сверхнизким коэффициентом трения. Детали из нового материала обладают высокой прочностью и могут работать практически без смазки. Как отмечают разработчики, композиты с такими характеристиками могут найти применение не только в производстве узлов бытовой техники, но и при создании деталей самолётов и бесшумных подводных лодок.
Учёные Томского государственного университета (ТГУ) при участии специалистов Нижегородского научно-исследовательского физико-технического института и Санкт-Петербургского государственного технологического института предложили новый способ получения «скользкой» керамики — сверхпрочных керамических композитных материалов с аномально низким коэффициентом трения. Об этом сообщает пресс-служба вуза. Проект поддержан Российским научным фондом.
В основе работы — создание технологии получения керамического соединения алюминия, магния и бора (AlMgB14) со специальными добавками. Полученный из таких компонентов композит относится к классу сверхтвёрдых материалов и уступает по твёрдости только алмазу и нитриду бора, сообщил в беседе с RT инициатор проекта создания «скользкой» керамики, заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков.
За счёт добавок, в частности диборида титана, твёрдость нового композита на 40% выше, чем в аналогичных образцах без добавок, а коэффициент трения практически в два раза ниже, чем у смазанной полированной стали.
«Исследованиями «скользкой» керамики стали заниматься в начале 2000-х годов. Мы предложили новый эффективный способ создания керамических композитов на основе AlMgB14 с использованием технологий самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и последующего искрового плазменного спекания. Сочетание этих методов обеспечило нашему материалу лучшие характеристики, чем у зарубежных аналогов», — рассказал Илья Жуков..
За счёт низкого коэффициента трения детали из нового материала могут работать практически без смазки. Такие характеристики делают композит привлекательным как для гражданского, так и для военного применения, полагают исследователи. Например, использование деталей и покрытий из AlMgB14 в узлах трения холодильного оборудования и кондиционеров позволит снизить их шумность и увеличить срок эксплуатации. Также технология может использоваться для создания надёжных деталей самолётов и бесшумных подводных лодок, считает Илья Жуков.
Как сообщил учёный, результаты исследования ранее опубликованы в научных журналах Materials Today Communications и Ceramics International, а также представлены на профильной международной конференции TMS 2020. Сама новая технология производства «скользкой» керамики в настоящее время проходит процесс патентования.
В дальнейшем учёные планируют изготовить большую серию образцов для проверки электро- и теплопроводности, исследований механических свойств и коэффициента теплового расширения материала. Эксперименты позволят выяснить возможности использования нового сплава в качестве покрытия для стали, титана и других металлов.
Арсений Скрынников
