Ученые «МИСиС» разработали технологию для повышения трещиностойкости карбида кремния

Ученые НИТУ «МИСиС» нашли способ в 1,5 раза повысить трещиностойкость карбида кремния. Таких результатов специалистам удалось добиться благодаря формированию в структуре материала армирующих нановолокон.

В настоящее время карбид кремния находит все более широкое применение в различных отраслях промышленности в качестве конструкционного и огнеупорного материала, полупроводника и абразива. У материала большой потенциал: например, 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 др.

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.

Карбидокремниевая керамика имеет ключевой недостаток в применении - она очень чувствительна к структурным дефектам и поэтому зачастую, прекрасно работая на сжатие, имеет малую прочность на растяжение и изгиб, а также низкую трещиностойкость.

Специалисты НИТУ «МИСиС» нашли решение, как повысить спекаемость и прочность карбида кремния с помощью армирующих нановолокон по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

«Благодаря эффекту комбинированной добавки тантала и тефлона нам удалось синтезировать материал с карбидокремниевой матрицей, упрочненной карбидокремниевыми нановолокнами. Эти нановолокна активируют спекание керамики и повышают прочностные характеристики спеченного материала, так как они служат барьером для распространения трещин», — рассказал автор работы, кандидат технических наук, сотрудник Научно-учебного центра самораспростаняющегося высокотемпературного синтеза МИСиС-ИСМАН Степан Воротыло.

В перспективе технология позволит расширить области применения карбида кремния, в том числе для авиастроения. Статья о разработке опубликована в Ceramics International.

> источник