Новости

15 Июля, 2020 13:46

Ученые ТГУ создали более твердую «скользкую» керамику для авиастроения

Источник: РИА Томск
Ученые Томского госуниверситета (ТГУ) разработали новый способ получения самосмазывающейся керамики с повышенной твердостью и аномально низким коэффициентом трения; этот материал сможет сделать бесшумной работу приборов в машино- и авиастроении, а также бытовой техники, сообщила в среду пресс-служба вуза.
Источник: пресс-служба ТГУ
Заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков. Источник: пресс-служба ТГУ
Образцы керамики. Источник: пресс-служба ТГУ
Запуск высокотемпературной печи для экспериментов. Источник: пресс-служба ТГУ
3 / 4
Источник: пресс-служба ТГУ
Заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков. Источник: пресс-служба ТГУ
Образцы керамики. Источник: пресс-служба ТГУ
Запуск высокотемпературной печи для экспериментов. Источник: пресс-служба ТГУ

Ранее сообщалось, что сотрудники лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов ТГУ первыми в России разработали технологию синтеза "скользкой керамики" AlMgB14 (сплав алюминий-магний-бор), которая до этого производилась преимущественно в США. У материала есть уникальное свойство – он самосмазывающийся, а потому имеет аномально низкий коэффициент трения.

Инициатором проекта является заведующий лаборатории нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков. Исследования поддержаны грантами Российского научного фонда (РНФ) в рамках президентской программы исследовательских проектов.

"Скользкая" керамика

На первом этапе команда проекта получила образцы материала, которые по свойствам соотносились с зарубежными аналогами – высокая твердость – 32 гигапаскаля (ГПа) и низкий коэффициент трения – менее 0,07. При этом в полученных образцах было 97% соединения AlMgB14 и 3% примесей. На их основе ученые разработали композитный материал – в "чистый" AlMgB14 добавили диборид титана – и твердость увеличилась на 40%.

Как поясняет пресс-служба, на втором этапе проекта ученые-металлурги предложили новый метод получения композиционных материалов на основе AlMgB14 (алюминий-магний-бор).

Процесс производства этого материала происходит следующим образом: порошки, которые служат исходниками для синтеза AlMgB14, создаются при помощи самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, а потом с использованием искрового плазменного спекания ученые получают "скользкую" керамику.

"Благодаря методу значительно возросла твердость материала – до 46 ГПа – этот показатель выше, чем у зарубежных композитных аналогов и составляет больше половины твердости алмаза. Кроме того, коэффициент трения остался низким – практически в два раза ниже, чем у смазанной полированной стали", – цитируется в сообщении Жуков.

Кроме того, искровое плазменное спекание позволяет снизить пористость материала практически до нуля. По словам Жукова, пористость напрямую влияет на физико-механические свойства – собственно, проблема в производстве всей керамики как раз в сложности получить высокоплотный материал.

Для самолетов и холодильников

Эксперименты с AlMgB14 проходили в Нижегородском физико-техническом институте – соисполнителе проекта РНФ.

Как сообщает пресс-служба, детали из "скользкой" керамики, полученной томским способом, смогут обеспечить бесшумную работу различных приборов, при этом потребление энергии снизится в несколько раз, а износостойкость – вырастет. Новый материал будет востребован во многих отраслях: машиностроении, авиастроении, производстве бытовой техники.

"Холодильники, кондиционеры и другое оборудование с комплектующими из "скользкой" керамики будут меньше шуметь и прослужат дольше, поскольку снизится трение деталей", – говорится в сообщении.

Результаты проекта опубликованы в международных журналах Materials today communication и Ceramics International. Кроме того, материаловеды представили результаты на ежегодной международной конференции в США The Minerals, Metals & Materials Society 2020, их работой заинтересовались представители Ассоциации бразильской металлургии, материаловедения и горного дела.

Следующий шаг – это изготовление большой серии образцов для проверки коэффициента теплового расширения: его важно знать для использования материала в качестве покрытия на сталь, титан и так далее. Также ученые проанализируют теплопроводность, электропроводность и механическое поведение материала.

Ранее сообщалось, что в 2020 году ТГУ стал первым вузом в России по металлургии по мнению аналитического центра "Эксперт", а также занял лидирующую позицию (третье место) в Шанхайском глобальном рейтинге (Shanghai Ranking's Global Ranking of Academic Subjects 2020) по предметным областям.

18 Сентября, 2020
Создан программный комплекс для моделирования самосборки молекулярных слоев
Российские ученые разработали программу, которая позволяет моделировать процессы на поверхностях тве...
18 Сентября, 2020
Исследование алмазного потенциала Архангельской области позволит продолжить добычу алмазов в регионе
Российский научный фонд в рамках президентской программы исследовательских проектов выделил 15 млн р...