Технологию изготовления керамических деталей из карбида кремния усовершенствовали учёные НИТУ "МИСиС". По словам авторов, применение нового материала существенно повысит характеристики двигателей автомобилей, самолётов 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 учёных, она очень чувствительна к структурным дефектам, из за чего имеет малую прочность на растяжение и изгиб, а также низкую трещиностойкость, что ограничивает её применение.
"Карбидокремниевая керамика могла бы успешно заменить сплавы, содержащие дефицитные кобальт, никель и хром, а её 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", — рассказал автор работы, сотрудник Научно-учебного центра самораспростаняющегося высокотемпературного синтеза МИСиС-ИСМАН Степан Воротыло.
Учёные НИТУ "МИСиС" смогли улучшить характеристики материала за счёт 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 счёт 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 учёные планируют продолжить работы над повышением трещиностойкости и прочности материала.
