Для авиапрома созданы вязкие композиты на основе ниобия

3 июля 2024 г., AviaStat.ru – Специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) при поддержке гранта Российского научного фонда создали новые высокопрочные композиционные материалы для изготовления деталей, например, в авиационной промышленности. Ученые использовали тугоплавкий металл ниобий и особую "прекерамическую" бумагу. Об этом сообщает ТАСС.

"Ученые инженерной школы ядерных технологий ТПУ разработали новые ламинированные композиты на основе MAX-фаз с высокой механической прочностью и вязкостью разрушения. Они впервые применили прекерамические бумаги и металлические фольги из ниобия при формировании таких слоистых материалов. Добавление слоев ниобия позволило существенно повысить вязкость разрушения композитов", — отметили в пресс-службе Минобрнауки РФ.

При изготовлении особо прочных, в том числе жаропрочных, деталей в наши дни нередко используют так называемые МАХ-фазы - наноламинатные структуры, которые сочетают в себе свойства, характерные как для металлов, так и для керамики. Недостатком классических МАХ-фаз является хрупкость при невысоких температурах. На это и обратили внимание сотрудники лаборатории перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем ТПУ.

Исследователи добавили между слоями керамики фольгу из ниобия, который отличается высокой температурой плавления и пластичностью. Экспериментальные детали подвергли процессу искрового плазменного спекания. В результате были получены многослойные композиты различной архитектуры с улучшенными механическими свойствами.

"Добавление более пластичной металлической фазы - ниобия - позволило значительно повысить вязкость разрушения при сохранении преимуществ керамических материалов на основе МАХ-фаз. Благодаря этому полученный материал становится менее хрупким. При этом он выдерживает высокие степени деформации без полного разрушения", - рассказал заведующий лабораторией Егор Кашкаров.

Ученые также использовали в качестве исходного сырья прекерамическую бумагу - композиционный материал, состоящий преимущественно из целлюлозных волокон и наполнителя. Ее применение позволяет получать равномерные по толщине материалы с заданной структурой и свойствами. Результаты опубликованы в журнале Advanced Engineering Materials. В планах коллектива - создание композитов на основе MAX-фаз с добавлением слоев других металлов, например, тантала.