Ученые вуза нашли новый способ получения керметов
Политеховцы разработали универсальную технологию синтеза материалов
Научный коллектив кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы» уже несколько лет работает над созданием новых керамико-металлических композиционных материалов (керметов) с повышенными физико-механическими свойствами. В прошлом году инженер кафедры Эмиль Умеров при участии материаловедов из США апробировал инновационный способ синтеза керметов. Эксперименты показали, что предложенная политеховцами технология энергоэффективна и экологична, а также представляет интерес для промышленного процесса изготовления композитов.
– Сегодня производители керметов сталкиваются с двумя серьезными проблемами, – рассказывает Эмиль Умеров. – Во-первых, синтез большинства керамических соединений проводится с помощью высокотемпературных печей, занимает длительное время и часто нуждается в защитной атмосфере, предотвращающей окисление. Во-вторых, процесс соединения керамики и металла различной природы в единый материал отличается высокой энергоемкостью. Жидкие металлы, как правило, плохо смачивают керамические материалы, что требует дополнительной энергии для обеспечения их прочной связи.
Новая технология, разработанная Умеровым под руководством завкафедрой «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы» Александра Амосова и доцента Евгения Латухина, позволяет эти проблемы устранить. Так, молодой ученый предложил сочетать метод саморспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) для создания пористой керамической заготовки на воздухе с методом самопроизвольной инфильтрации расплавом металла.
– Преимущество нашего способа заключается в том, что он требует минимальных энергозатрат, ведь керамическое соединение синтезируется в самопроизвольном режиме при реакции порошков металлов и неметаллов, – говорит Умеров. – Дело в том, что в процессе синтеза выделяется большое количество энергии, что приводит к саморазогреву керамического продукта до очень высоких температур (до 3000 °С). Кроме того, мы научились получать керамику в виде мелкопористого тела, что позволяет проводить её пропитку жидким металлом за счёт капиллярного эффекта смачивания. То есть под воздействием высокой температуры жидкость растекается по твердому керамическому телу и самопроизвольно проникает в открытые мелкие поры (от нескольких микрометров до миллиметра), заполняя все доступное пространство. К тому же, наша технология не требует специального и дорогого оборудования.
Предложенный политеховцами способ получения керметов находится на раннем этапе разработки. Сейчас основные усилия исследователи планируют направить на создание конкретных материалов с необходимым комплексом служебных свойств. Кроме того, универсальность и масштабируемость технологии позволяет эффективно сочетать ее с другими, например, синергия с аддитивным производством позволила бы открыть новые сферы применения разрабатываемых керметов. Подробнее об этой разработке – в свежем номере журнала «Технополис Поволжья».
