Исследователи разработали технологию, которая позволяет повысить прочность на изгиб и вязкость разрушения карбида кремния на 50%.
Карбид кремния является перспективным конструкционным материалом для изготовления тугоплавких деталей. В настоящее время он все чаще находит применение в промышленности в качестве полупроводникового, строительного, огнеупорного и абразивного материала. Например, его используют для изготовления лопастей турбин, деталей ДВС и керамики для автомобилестроения.
Проблема в том, что из-за высокой чувствительности карбида кремния к структурным дефектам, он часто обладает низкими показателями прочности на растяжение, изгиб и трещиностойкости. Однако ученые из Национального исследовательского технологического университета МИСиС нашли способ улучшить спекаемость материала путем формирования в нем армирующих нановолокон.
Команда использовала технологию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, проводимого в несколько этапов. Сначала порошки кремния, углерода, тантала и политетрафторэтилена смешивали в планетарной мельнице. Далее полученную смесь сжигали в реакторе, где в процессе горения в ней образовывались нанопроволокна. На последнем этапе вещество спекали в вакуумной печи.
Это позволило синтезировать карбид кремния с армированной матрицей, повышающей его прочность на изгиб и трещиностойкость в 1,5 раза. Помимо улучшения механических характеристик материала, нановолокна снижают требуемую температуру и продолжительность спекания с нескольких часов при 1800-2000 °C до 60 минут при 1450 °С, уменьшая себестоимость производства и расширяя область применения в авиастроении.
Момимо совершенствования существующих, исследователи изобретают и новые материалы с удивительными свойствами. Недавно мы сообщали о разработке первого в мире материала, который невозможно разрезать или просверлить.
текст: Илья Бауэр, фото: НИТУ «МИСиС», NBC
