Новости

В ТГУ создали самый твердый образец «скользкой» керамики

15 июля 2020 Рубрика: Исследования и разработки, Новости организаций Ключевые слова: ТГУ, наноматериалы, скользкая керамика, композиционные материалы

Ученые ТГУ предложили новый способ получения композитной «скользкой» керамики AlMgB14 (алюминий-магний-бор). Твердость полученных композитов на 40 процентов выше, чем в образцах без добавок, а коэффициент трения практически в два раза ниже, чем у смазанной полированной стали.

Холодильники, кондиционеры и другое оборудование с комплектующими из «скользкой» керамики будут меньше шуметь и прослужат дольше, поскольку уменьшится трение деталей, а потребление энергии снизится в несколько раз. Новый материал может применяться во многих отраслях. В том числе, в машино- и авиастроении.

Инициатором проекта по разработке отечественного аналога «скользкой» керамики является заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков. Проект уже второй раз поддержан грантом РНФ в рамках Президентской программы исследовательских проектов.

На первом этапе команда ученых получила образцы материала, которые по свойствам соотносились с зарубежными аналогами — высокая твердость — 32 ГПа и низкий коэффициент трения — менее 0,07. При этом в полученных образцах было 97 процентов соединения AlMgB14 и 3 процента примесей. На их основе ученые разработали композитный материал — в «чистый» AlMgB14 добавили диборид титана — и твердость увеличилась на 40 процентов.

«Мы предложили новый способ получения композиционных материалов на основе AlMgB14: порошки создаются при помощи самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, а потом с использованием искрового плазменного спекания мы получаем образец «скользкой» керамики, — рассказал Илья Жуков. — Благодаря новому 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».

Кроме того, использование метода искрового плазменного спекания позволило снизить пористость «скользкой» керамики — ученые получили практически нулевые показатели. Эксперименты проходили в Нижегородском физико-техническом институте — соисполнителе проекта РНФ.

«Проблема всей керамики в том, что очень сложно получить высокоплотный материал, — отметил Илья Жуков, — а пористость напрямую влияет на физико-механические свойства».

До этого в России никто не синтезировал AlMgB14. У этого материала есть уникальное свойство — он самосмазывающийся, поэтому у него аномально низкий коэффициент трения. Детали из этого соединения обеспечивают бесшумную работу приборов, потребление энергии может снизиться в несколько раз, при этом одновременно вырастет износостойкость. Новый материал может применяться во многих отраслях: машиностроении, авиастроении, производстве бытовой техники.

Результаты работы ученых опубликованы в международных журналах Materials today communication (статья про использование нестандартных порошков, которые ученые ТГУ изготавливают сами и Ceramics International (статья об использовании экзотермической реакции для получения AlMgB14. Кроме того, материаловеды представили результаты на ежегодной международной конференции в США The Minerals, Metals & Materials Society 2020.

Следующий шаг — 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.

Образцы полученной «скользкой» керамики. Фото пресс-службы ТГУ

Образцы полученной «скользкой» керамики. Фото пресс-службы ТГУ

Образцы полученной «скользкой» керамики. Фото пресс-службы ТГУ

Образцы полученной «скользкой» керамики. Фото пресс-службы ТГУ

Автор проекта, заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков / ©Пресс-служба ТГУ

Автор проекта, заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков / ©Пресс-служба ТГУ

Добавить комментарий

  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4