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:

В шаге от короны: бортпроводница Уральских авиалиний вышла в финал международного конкурса
Уральские авиалинии

Red Wings открыла распродажу авиабилетов со скидками до 70% по всей России
Red Wings

Аэрофлот подвёл итоги авиаперевозок в города ДФО за лето
Аэрофлот

Авиакомпания «Аврора» открыла продажу билетов на рейсы из Южно-Сахалинска в Советскую Гавань, из Хабаровска в Амурзет, из Петропавловска-Камчатского в Северо-Курильск до конца 2025 года
Авиакомпания «Аврора»

Команда аэровокзала «Южно-Сахалинск» встретила миллионного пассажира
Аэровокзал «Южно-Сахалинск»

Аэрофлот за три летних месяца перевёз более полумиллиона детей со скидкой 50%
Аэрофлот

Геоскан впервые использовал беспилотник для видеотрансляции тактических соревнований
Геоскан

Аэрофлот представляет самые популярные направления летнего отдыха
Аэрофлот

Оборудование «Азимута» поможет самолетам ориентироваться на Крайнем Севере
Компания "Азимут"

Аэрофлот запускает рейсы в солнечный Краснодар из Казани
Международный аэропорт «Казань»

Двигатели ОДК обеспечили запуск ракеты-носителя «Союз-2.1б» с космодрома Плесецк
ОДК

Аэрофлот принял участие в транспортировке двух амурских тигрят из Хабаровска в Казанский зооботанический сад
Аэрофлот

ОАК передала очередную партию Су-34 для ВКС России
Ростех

Из аэропорта Владивосток в Нячанг на крыльях «Аэрофлота»
Международный аэропорт Владивосток

Авиакомпания Азимут информирует о возможности переоформления авиабилетов без удержаний на ряд рейсов из Краснодара по аналогичным направлениям
Авиакомпания Азимут

Авиакомпания Азимут возобновляет полеты из базового аэропорта Краснодар в Стамбул, Анталью и Ереван
Авиакомпания Азимут

Коллектив Казанского вертолетного завода награжден орденом «За доблестный труд»
Вертолеты России

Авиакомпания «РусЛайн» увеличивает частоту рейсов из Нарьян-Мара в Санкт-Петербург с 20 сентября
Авиакомпания «РусЛайн»

S7 Airlines открыла продажу билетов на рейсы в Краснодар
S7 Airlines

В аэропорту Иркутска прошли аварийно-спасательные учения
АО «Международный Аэропорт Иркутск»