Политеховцы разработали энергосберегающий метод получения композитов
Синтезированные на его основе материалы обладают рядом важных достоинств
Ученые кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы» опорного вуза создали композиты по разработанной ими методике, позволяющей применять полученные соединения в условиях повышенного износа, в агрессивных средах. Совсем недавно коллектив под руководством заведующего кафедрой, профессора Александра Амосова получил патент на уникальную технологию.
В основе нового метода лежит высоко-экзотермическая реакция самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), в результате которой получаются керамические соединения в виде пористого каркаса любой формы. В процессе синтеза керамический каркас саморазогревается до температур 2500 – 3500 °С. При таких температурах расплав металла, контактирующий с каркасом, впитывается в его пористо-капиллярную структуру, полностью заполняя все поровое пространство. Остывая, металл кристаллизуется в порах. Так можно получать каркасные композиты с разными объемными долями металла и керамики.
Главное преимущество предлагаемой технологии заключается в ее энергоэффективности – для синтеза керамического соединения не требуется тепло. Разработанная технология дает возможность варьировать свойства получаемых композитов путем подбора целевого керамического соединения и металла или сплава, которым будет пропитываться керамика. Кроме того, не нужно сложное и дорогое прессовое оборудование или реакторы, обеспечивающие пропитку получаемого каркаса расплавом металла.
– С использованием нашего метода мы уже создали такие композиционные материалы, как карбид титана с алюминием, карбоалюминид титана с алюминием и карбосилицид титана с медью, – рассказывает участник научного коллектива, аспирант кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы» Эмиль Умеров. – Провели для них серию испытаний на прочность, твердость и т.д. Например, карбид титана с алюминием успешно прошел испытания на жаростойкость – он выдержал нагрев до 900 °С, не разрушился и не потерял форму. И это при том, что что алюминий плавится уже при 660 °С, а значит внутри керамики он был жидким. А совсем недавно удалось получить еще один композит, теперь на основе олова. Тем самым мы подтвердили, что наша технология работает и на других металлах.
Полученные композиты могут найти широкое применение в условиях, где требуется высокая износостойкость, низкие коэффициенты трения, легкий вес. Карбид и карбоалюминид титана с алюминием могут использоваться при изготовлении более эффективных подшипников скольжения, поршней или гильз цилиндров автомобильных двигателей с повышенным КПД, тормозных дисков автомобилей или даже для режущего или обрабатывающего инструмента. А карбосилицид титана с медью скорее перспективен как электроконтактный материал, подходящий для производства токосъемников поездов, трамваев.
