Ученые Коми создали суперкерамику

У нее рекордная высокотемпературная прочность.

Как сообщает пресс-служба института металлургии и материаловедения имени Байкова РАН, коллектив ученых с участием сотрудников института химии Коми научного центра УрО РАН» впервые в мире синтезировали керамику на основе MAX фазы Ti₃SiC₂, легированную цирконием. У нее существенно повышенные механические характеристики при высоких температурах. Впервые получены и исследованы твердые растворы (Ti₁₋ₓZrₓ)₃SiC₂ с содержанием циркония x = 0,10 и 0,15 методом вакуумного карбосиликотермического восстановления и последующего горячего прессования.

По результатам механических испытаний установлено, что легирование цирконием приводит к значительному росту как твердости от 3,9 ГПа у чистого Ti₃SiC₂ до 6,8 ГПа при x = 0,15, так и изгибной прочности от 314 до 487 МПа при комнатной температуре. Особенно важно, что при увеличении содержания циркония наблюдается смещение порога перехода от хрупкого к пластичному разрушению в область более высоких температур — до плюс 1600 градусов. Образец с x = 0,15 сохраняет 311 МПа (64 процента от начальной прочности) даже при плюс 1600 градусов, демонстрируя выдающуюся термомеханическую стабильность.

Эти образцы демонстрируют высокую термомеханическую стабильность и превосходят классические MAX фазы Ti₃SiC₂ по всему комплексу механических характеристик при температурах свыше плюс 1200 градусов.

Применение новых материалов открывает возможности для их использования в качестве конструкционных элементов газотурбинных двигателей (огнеупорные облицовки камер сгорания, лопатки, направляющие аппараты), где требуется сочетание жаропрочности, термостойкости и долговечности.

Впервые показано, что легирование MAX фаз Ti₃SiC₂ цирконием позволяет принципиально повысить предел рабочих температур и сохранить механические свойства в экстремальных условиях. Это открывает путь к созданию новых поколений высокотемпературных керамических материалов для энергетики, транспорта, аэрокосмической и оборонной промышленности.

Фото с сайта www.new.ras.ru