Подписка
Автор: 
Александр Пономарёв

Российские учёные из НИТУ «МИСиС» нашли способ в полтора раза увеличить трещиностойкость карбида кремния, который является перспективным конструкционным материалом для производства огнеупорных деталей.

Трещиностойкость карбида кремния удалось повысить

 

Карбид кремния практически не встречается в природе, поэтому его синтезируют искусственно — он находит все более широкое применение в различных отраслях промышленности в качестве полупроводника, конструкционного материала, абразива и огнеупора. К примеру, его применение для изготовления лопаток турбин и деталей двигателей внутреннего сгорания позволило бы существенно поднять рабочие температуры в двигателях и заметно повысить их характеристики: мощность, тяговую силу, КПД, экологичность и прочее.

Также карбидокремниевая керамика, для производства которой используются полевой шпат и кварцевый песок, может успешно заменить детали из сплавов, содержащих дефицитные кобальт, никель и хром, применяющиеся в моторостроении. Ключевая проблема карбидокремниевой керамики — она прекрасно работает на сжатие, но очень чувствительна к структурным дефектам и поэтому зачастую имеет малую прочность на растяжение и изгиб, а также низкую трещиностойкость.

Специалисты из НИТУ «МИСиС» нашли способ улучшить спекаемость и повысить прочность на изгиб и трещиностойкость карбидокремниевой керамики за счет формирования в ней армирующих нановолокон по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Он проводился в несколько этапов: сначала порошки кремния, углерода, тантала и тефлона замешивались в планетарной мельнице, затем полученная смесь сжигалась в реакторе.

Как раз в процессе горения происходило формирование нановолокон. Последний этап — спекание изделия в вакуумной печи. Благодаря эффекту комбинированной добавки тантала и тефлона удалось синтезировать материал с карбидокремниевой матрицей, упрочнённой карбидокремниевыми нановолокнами. Они активируют спекание керамики и повышают прочностные характеристики спечённого материала, так как они служат барьером для распространения трещин.

За счёт формирования нановолокон удалось значительно снизить требуемые температуры и выдержки при вакуумном спекании — с многочасовой выдержки при 1800−2000 °C до одного часа при 1450 °C. Учёные планируют продолжить работу над повышением трещиностойкости и прочности материала. Совмещение хороших механических характеристик и экономичности производственного процесса позволит расширить области применения карбида кремния в качестве конструкционного и огнеупорного материала.

Источник

 

 

Внимание!
Принимаем к размещению новости, статьи
или пресс-релизы с ссылками и изображениями.
ritm@gardesmash.com

 

Реклама наших партнеров