Коллектив учёных Института химии Коми научного центра и Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (ИМЕТ РАН) впервые в мире синтезировали керамику на основе MAX фазы Ti₃SiC₂, легированную цирконием, с существенно повышенными механическими характеристиками при высоких температурах.

  Впервые получены и исследованы твёрдые 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 заметному росту как твёрдости 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 1600 °C. Образец с x = 0,15 сохраняет 311 МПа (64 % от начальной прочности) даже при 1600 °C. Данные образцы демонстрируют высокую термомеханическую стабильность и превосходят классические MAX фазы Ti₃SiC₂ по всему комплексу механических характеристик при температурах свыше 1200 °C.
                                        
 
   Применение новых материалов открывает возможности для их использования в качестве конструкционных элементов газотурбинных двигателей (огнеупорные облицовки камер сгорания, лопатки, направляющие аппараты и т. д.), где требуется сочетание жаропрочности, термостойкости и долговечности.

  Впервые показано, что легирование MAX фаз Ti₃SiC₂ цирконием позволяет заметно 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 промышленности.

  Исследование опубликовано в журнале Journal of Alloys and Compounds.

Новость освещена в следующих средствах массовой информации:
Пресс-служба ИМЕТ РАН
Новостной портал Российской академии наук
Научно-информационный портал "Поиск"
Официальный сайт Десятилетия науки и технологий в России "Наука.рф"

 

На 1-ой фотографии - к.х.н., н.с. лаборатории керамического материаловедения Института химии Коми научного центра Истомина Елена Иннокентьевна, на фото 2 - коллектив