В мире современных технологий вопрос создания материалов, способных выдерживать экстремальные температуры, остается одним из ключевых. Научная группа из России совершила значительный шаг вперед, синтезировав особый вид керамики, которая не теряет своей структуры и прочности даже при критическом нагреве. Речь идет о материалах на основе MAX фазы Ti3SiC2, чьи свойства удалось принципиально улучшить с помощью легирования цирконием.
Коллектив Института металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН совместно с исследователями Института химии Коми научного центра впервые создали и тщательно изучили твердые растворы (Ti1-xZrx)3SiC2 с различным содержанием циркония — x = 0,10 и x = 0,15. Для получения этих материалов был использован многоступенчатый технологический процесс: сначала проводилось вакуумное восстановление с помощью карбосиликотермической техники, после чего образцы подвергались горячему прессованию. Такой способ позволил максимально раскрыть потенциал материала и добиться исключительных характеристик.
Результаты механических испытаний впечатляют даже самых требовательных специалистов: если у чистого Ti3SiC2 твердость достигала лишь 3,9 ГПа, то после добавления циркония этот показатель вырастает до 6,8 ГПа. Не менее важна и изгибная прочность: у чистого материала она составила 314 МПа, а у легированной керамики — уже 487 МПа при комнатной температуре. Но особенно примечательно, что при росте содержания легирующего элемента наблюдается сдвиг температурной границы, после которой материал начинает разрушаться по пластичному, а не хрупкому сценарию. Для образца с содержанием циркония 0,15 этот порог повысился до 1600 °C. Даже при столь высоком нагреве материал продолжает сохранять значительную часть своей прочности — 311 МПа, что говорит о выдающейся термомеханической стабильности и эксплуатационном ресурсе в экстремальных условиях.
Экспериментальные данные показывают, что полученные исследователями образцы превосходят классические MAX фазы Ti3SiC2 по целому ряду механических показателей, особенно на фоне работы при температурах, превышающих 1200 °C. Подобная комбинация высокой термостойкости, твердости и прочности принципиально расширяет горизонты для практического применения. Это в первую очередь касается самолетостроения, энергетики, а также производства комплектующих для газотурбинных двигателей — от жаропрочных облицовок и направляющих до самих лопаток. Материалы нового поколения способны не только повысить эффективность, но и надежность ключевых агрегатов, работающих при экстремальных температурах и нагрузках.
Ранее стало известно, что сибирские ученые научились создавать керамический порошок для протезов.
