Ученые Новосибирска создают технологию повышения стойкости керамики к трещинам
Новую технологию можно использовать, например, в бронежилетах
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ разрабатывают оптимальную технологию, позволяющую повысить трещиностойкость композиционной керамики на основе карбида бора. У этого материала очень высокая твердость, стойкость к истиранию, химическая стабильность, способность поглощать тепловые нейтроны, поэтому важно улучшать и другие его характеристики.
— Исследований по композиционной керамике на основе карбида бора не так уж много, есть проблемы, которые необходимо решить, в частности, это касается трещиностойкости. Для того, чтобы повышать трещиностойкость материала, есть несколько путей: можно использовать высокодисперсные материалы для синтеза такой керамики, можно совмещать процесс синтеза и уплотнения керамики или же вводить модифицированные добавки. В своей диссертационной работе «Разработка технологии изготовления композиционных керамических материалов В4С-МеВ2 (Me = Ti, Zr, Cr) с использованием нановолокнистого углерода» я совмещала эти три подхода. При проведении исследований одним из компонентов был нановолокнистый углерод (высокодисперсный углеродный материал), также использовался карбид бора, синтезируемый на кафедре химии и химической технологии, кроме того, было проведено совмещение синтеза материала и его компактирование (прессование). Также мы подбирали количества модифицирующих добавок, — рассказала младший научный сотрудник кафедры химии и химической технологии НГТУ НЭТИ Татьяна Гудыма.
Как отмечает исследователь, карбид бора — дорогостоящий материал, его применяют, например, в изготовлении бронежилетов. Он хорош тем, что обладает высокой твердостью, но при этом очень легкий. Носить такой бронежилет будет гораздо проще. При изготовлении бронетехники также лучше использовать материал, который не будет утяжелять конструкцию. Помимо этого, карбид бора применяют для носовых частей самолетов (эта часть подвергается наиболее высоким нагрузкам), для сопел пескоструйных аппаратов, для поглощающих стержней в атомных реакторах. Трещиностойкость способствует тому, что материал дольше служит, не склонен к растрескиванию и его лучше обрабатывать, придавая необходимую форму.
Аналогичные исследования проводятся, сообщают в НГТУ НЭТИ, но публикаций по данной тематике немного. Для синтеза такой керамики требуются высокие температуры, высокие нагрузки, а это связано с использованием достаточно дорогостоящего оборудования.
По результатам исследования получено три патента. На данный момент разработана оптимальная технология, позволяющая повышать трещиностойкость материала.
— К карбиду бора я отдельно делала добавки трех веществ: диборид титана, диборид циркония и диборид хрома. В рамках каждой композиции были проанализированы разные составы, выявлены определенные зависимости, подобрана оптимальная технология для каждой из композиций. В декабре прошлого года я защитила диссертацию по этой тематике. В перспективе планирую сочетать все эти три модифицирующие добавки в рамках одной керамики и смотреть, как это будет влиять на механические характеристики материала, — добавила Татьяна Гудыма.
