Технологию изготовления керамических деталей из карбида кремния усовершенствовали ученые НИТУ «МИСиС». По словам авторов, использование нового материала значительно повысит характеристики двигателей автомобилей, самолетов и другой техники.
Результаты опубликованы в журналах Ceramics International и Materials. Карбид кремния сегодня находит широкое применение в различных отраслях промышленности в качестве полупроводника, конструкционного материала и абразива.
Керамические изделия из карбида кремния, для производства которых используются полевой шпат и кварцевый песок, прекрасно переносят огромные сжимающие давления. Но, по словам ученых, керамика очень чувствительна к структурным дефектам, из-за чего имеет малую прочность на растяжение и изгиб, а также низкую трещиностойкость, что ограничивает ее применение.
«Карбидокремниевая керамика могла бы успешно заменить сплавы, содержащие дефицитные кобальт, никель и хром, а ее применение для изготовления лопаток турбин и деталей двигателей внутреннего сгорания позволило бы поднять рабочие температуры в двигателях и повысить мощность, тяговую силу, КПД и экологичность», — рассказал автор работы, сотрудник Научно-учебного центра самораспростаняющегося высокотемпературного синтеза МИСиС-ИСМАН Степан Воротыло.
Ученые НИТУ «МИСиС» сумели улучшить характеристики материала за счет формирования армирующих нановолокон по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
«Благодаря эффекту комбинированной добавки тантала и тефлона нам удалось синтезировать материал с карбидокремниевой матрицей, усиленной карбидокремниевыми нановолокнами. Они активируют спекание керамики и повышают прочностные характеристики материала, так как служат барьером для распространения трещин», — объяснил Степан Воротыло.
По словам исследователей, формирование нановолокон позволило значительно снизить температуру и время выдержки керамики в вакуумной печи — с нескольких часов при 1800-2000°C до одного часа при 1450°C.
Позиции российских ученых все еще сильны в самых высокотехнологичных областях науки и техники. Важно, чтобы современные отечественные разработки были востребованы российской же промышленностью и не уходили за бесценок в другие страны. Для этого необходимо восстановить систему их внедрения, существовавшую в СССР: НИИ – опытное производство – массовое производство. Здесь мы сталкиваемся с другой задачей – необходимостью перехода к экономическому планированию, что требует повышения роли государства в экономике. Решить эту задачу возможно только в экономической системе, построенной на отрицании принципов частной собственности на средства производства и свободного рынка.
