В НИТУ МИСИС создали универсальный керамический материал нового поколения

НИТУ МИСИС, 9 октября 2024 года

Учёные Университета МИСИС представили новый класс более прочных композитов — боридной керамики. Совмещая особые методы нагрева, плавления и охлаждения компонентов, был получен материал, совмещающий металлоподобные и керамоподобные свойства. Он более устойчив к воздействию высоких температур и агрессивных химикатов, а также обладает высокой электро- и теплопроводностью, поэтому может найти применение в авиа-, приборо- и машиностроении. Технология получения композита также экономически целесообразна для промышленного производства.

«Работы в этом направлении ранее в России не проводились. Учитывая сравнительно низкую себестоимость боридной керамики Fe2AlB2 и высокую производительность метода СВС, новый материал может применяться в системах магнитного охлаждения и аккумулирования энергии, а также в технике криогенных (ниже 120 K) температур. Уровень полученных результатов сопоставим с мировым, а по ряду позиций – опережает аналогичные зарубежные разработки в материаловедении, что отвечает потребностям современной промышленности России и Стратегии научно-технологического развития РФ», — рассказал д.т.н., проф. Евгений Левашов, заведующий кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий, директор Научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (НУЦ СВС) МИСИС-ИСМАН.

Традиционно, материалы со слоистой кристаллической структурой используются для производства электронных компонентов, конструкционных материалов, термобарьерных покрытий, имплантатов и протезов. Наиболее известными атомно-слоистыми соединениями являются МАХ-фазы, где M — это переходный металл (например, титан, цирконий, ниобий или ванадий); A — элемент IIIA или IVA подгруппы периодической системы (например, кремний, германий, алюминий, сера или олово); X — углерод или азот.

«Структура МАХ-фаз представляет собой слоистую кристаллическую решетку, где слои атомов различных элементов чередуются друг с другом. Это свойство наделяет их высокой прочностью и устойчивостью к механическим повреждениям. Схожей структурой обладает группа материалов на основе MAB-фаз — бориды металлов. Состав немного отличается: M — тоже переходный металл (например, молибден, хром, железо или марганец); A — алюминий или цинк; B — бор. Нанослоистые MAB-фазы состоят из подрешетки боридных блоков, чередующихся с монослоем или двойным слоем атомов A металла. Материал сочетает в себе лучшие свойства металлов и керамики, обладая высокой электро- и теплопроводностью и устойчивостью к агрессивной среде», — объяснил к.т.н. Артём Потанин, старший научный сотрудник НУЦ СВС МИСИС-ИСМАН.

Исследователи НИТУ МИСИС разработали новый класс боридной керамики на основе MAB-фаз при помощи самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), основанного на протекании быстрой экзотермической реакции между исходными порошковыми компонентами с образованием твердых конечных продуктов. Ученые получили компактные образцы керамики системы железо-алюминий-бор (Fe2AlB2) со слоистой структурой. Материал может менять температуру под действием магнитного поля и обладает повышенными значениями твердости и прочности на изгиб, что обусловлено сочетанием низкой остаточной пористости и мелкозернистой структуры. Подробности получения и исследования MAB-фазы Fe2AlB2 опубликованы в научных журналах Ceramics International (Q1) и Materialia (Q2). 

Материалы на основе MAB-фаз могут применяться в качестве термобарьерного покрытия в высокотемпературных средах, защищая материалы от теплового удара и окисления; как катализатор для синтеза аммиака; для поглощения нейтронов в ядерных реакторах или высокочастотных волн в электротехнических приборах.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 21–79–10103).


Университет науки и технологий МИСИС – ведущий вуз страны в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Опираясь на вековые традиции признанных в России и мире научных школ, современные образовательные технологии, университет ставит перед собой задачу внести максимальный вклад в развитие экономики за счет прорывных разработок и качественной подготовки специалистов. В научно-исследовательской деятельности Университет МИСИС концентрируется на таких приоритетных направлениях, как металлургия, горное дело, материаловедение, квантовые технологии, биоматериалы и биоинженерия, альтернативная энергетика, аддитивные и информационные технологии.
В вузе действует порядка 45 научно-исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. В состав университета входит 7 институтов и 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В вузе более 23 000 обучающихся, 25% студентов – граждане 86 стран. Университет МИСИС сотрудничает более чем с 1600 крупнейшими компаниями России и мира – лидерами в своих отраслях. 

 


Сообщения компаний:

Сотрудники ОДК-Кузнецов приняли участие во Всероссийской акции «Сохраним лес»
ПАО «ОДК-Кузнецов»

Алгоритмы МАИ помогут рассчитать теплозащиту межпланетных кораблей
Московский авиационный институт

Космос на службе правосудия: 5 млрд рублей ущерба возмещено благодаря спутниковым геотехнологиям
АО "Российские космические системы"

В Аэроэкспрессе начались сезонные инструктажи с локомотивными бригадами и водителями экспресс-автобусов
ООО "Аэроэкспресс"

Волонтеры «Газпром нефти» обустроили территорию приюта для животных в Мурманске
АО "Газпромнефть-Аэро"

Радиоактивные грибы обнаружили домодедовские таможенники в багаже у пассажира
Домодедовская таможня

Ростех запустил образовательный навигатор для старшеклассников
Госкорпорация Ростех

Аэропорт «Хатанга» получил имя Николая Фокина
АО "КрасАвиа"

17 млн пассажиров перевезли экспресс-автобусы Аэроэкспресса за 7 лет
ООО "Аэроэкспресс"

К аэропорту Краснодар открыли прямой проезд по Фадеевскому путепроводу
Международный аэропорт Краснодар

Аэрофлот первым в России установил новейшие платёжные терминалы Сбера с искусственным интеллектом
ПАО "Аэрофлот"

Группа «Аэрофлот» в зимнем расписании предлагает 282 маршрута
ПАО "Аэрофлот"

«РТ-Техприемка» подтвердила надежность собственных импортозамещенных разработок для метрологии
АО "РТ-Техприемка"

Аэровокзал Южно-Сахалинска и МЧС отработали взаимодействие при пожаре
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

«Газпромнефть-Аэро» и фонд «Центр развития донорства костного мозга» провели волонтерскую акцию в аэропортах Омска и Новосибирска
АО "Газпромнефть-Аэро"

Разработанные в МАИ детали из сверхтонких композитов позволят снизить вес самолётов
Московский авиационный институт

ОДК внедрила российскую систему управления производством и цепочками поставок
АО "ОДК"

«Аэрохимфлот» предложил объединить ЛМС-901 «Байкал» и БПЛА в противопожарный авиакомплекс
Авиационный альянс «Аэрохимфлот»

ОДК готова создать новый двигатель для энергетики мощностью до 45 МВт
АО «ОДК» ; ООО «ОДК Инжиниринг»

Новая выставка к 100-летию Хабаровского музыкального театра открылась в Международном аэропорту Хабаровск
АО "Хабаровский аэропорт"