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:

Подведены итоги корпоративного чемпионата по профмастерству ОАК
ПАО "ОАК"

«Диктант Победы» объединил в Шереметьево знатоков ратной истории Отечества - пассажиров, пилотов, авиаспециалистов и курсантов
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

В Пермском региональном отделении СоюзМаш России избран новый председатель
АО "ОДК"

Сотрудники ОДК-Кузнецов проверили знания истории в «Диктанте Победы»
ПАО «ОДК-Кузнецов»

Аэрофлот продолжит полёты из Москвы в Гонконг в летний период
ПАО "Аэрофлот"

Уральские авиалинии дарят ветеранам ВОВ бесплатный перелёт
ОАО АК "Уральские авиалинии"

Геоскан запустил сервис для управления геопространственными данными в браузере
ГК "Геоскан"

В аэровокзале «Южно-Сахалинск» прошёл «Диктант Победы»
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Аэрофлот проведёт «Диктант Победы» на рейсах в Мурманск и Волгоград
ПАО "Аэрофлот"

«Диктант Победы» написали в аэропорту Владивосток
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Из аэропорта Красноярск напрямую в Шанхай: продажа билетов на новое направление открыта
Международный аэропорт Красноярск

Аэрофлот открывает продажу билетов на новые рейсы из Красноярска в Шанхай
ПАО "Аэрофлот"

Авиакомпания «РусЛайн» вводит дополнительные рейсы на направлении Нарьян-Мар – Киров в преддверии майских праздников
АО АК "РусЛайн"

Михаил Погосян: «Переход на беспилотную авиацию потребует времени и доверия пассажиров»
Московский авиационный институт

МГИМО и Ростех усилят подготовку специалистов в сфере экспорта высоких технологий
Госкорпорация Ростех

Геоскан разработал дрон для внутренней инспекции промышленных объектов
ГК "Геоскан"

Геоскан объединит дроны, наземные и подводные роботы на общей технологической базе
ГК "Геоскан"

Более 400 школьников побывали на производстве «ОДК-Кузнецов» во время «Недели без турникетов»
ПАО «ОДК-Кузнецов»

Авиакомпания «ЮВТ АЭРО» возобновляет рейсы из Казани в Ярославль
Авиакомпания «ЮВТ АЭРО»

ОДК-Кузнецов представил выставку «Формула полёта» к 80-летию ОКБ предприятия
ПАО «ОДК-Кузнецов»