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:

Учёные МАИ нашли способ упростить модель усталостной прочности композитов
Московский авиационный институт

Аэрофлот оформил первую в России электронную грузовую авианакладную
ПАО "Аэрофлот"

Авиакомпании Syrian Airlines открыла полеты из аэропорта Шереметьево
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Новые высоты «ЮВТ АЭРО»: в Бугульме чествовали лучших сотрудников отрасли
АО "ЮВТ АЭРО"

Международный аэропорт Владивосток торжественно отметил День Воздушного флота
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Чествуем лучших: День воздушного флота России отпраздновали в аэровокзале «Южно-Сахалинск»
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Red Wings проверила звучание классической музыки на высоте 10 тысяч метров
АО "Ред Вингс"

Аэрофлот провёл первый в истории авиаотрасли мотофестиваль «ВЗЛЁТ»
ПАО "Аэрофлот"

AZUR air объявляет об изменениях в руководстве авиакомпании
Авиакомпания AZUR air

В Ростехе назвали ключевой тренд защиты от БПЛА в 2026 году
Госкорпорация Ростех

Министр транспорта РФ А.С. Никитин наградил руководителей аэропорта Шереметьево
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Пилоту Уральских авиалиний объявлена Благодарность Министра транспорта РФ
ОАО АК "Уральские авиалинии"

Ректор МАИ Михаил Погосян выступил на заседании Российско-Малайзийской межправительственной комиссии во Владивостоке
Московский авиационный институт

Росэл представил на форуме «Арктика – Регионы» системы защиты неба от птиц и дронов
Холдинг «Росэл»

В МАИ разработали модернизированную интеллектуальную платформу управления беспилотниками
Московский авиационный институт

Из Иркутска в Подмосковье: серийный лайнер МС-21-310 перелетел к заказчику через пол-России
Госкорпорация Ростех

«Российские космические системы» – в авангарде реализации национального проекта «Космос»
АО "Российские космические системы"

Специалисты по качеству ОДК-СТАР – среди призеров чемпионата Ростеха «Время первых»
АО «ОДК-СТАР»

Как Эмирейтс упрощает планирование путешествий
Авиакомпания Emirates

В МАИ подвели итоги приёма на программы базового высшего образования на бюджетной основе
Московский авиационный институт