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:

Аэрофлот получил высший «платиновый» статус в рейтинге лучших работодателей Forbes
ПАО "Аэрофлот"

XIII Международная неделя авиакосмических технологий Aerospace Science Week
Московский авиационный институт

Red Wings ввела услугу «Добровольный возврат»
Авиакомпания Red Wings

Пулково и Рексофт завершили проект по импортозамещению системы обработки багажа и расширили ее комплексом для трансферных пассажиров
Рексофт

Фидерное удилище, велосипед, картину с верблюдами и весы забыли пассажиры Аэроэкспресса в октябре
ООО "Аэроэкспресс"

Аэрофлот впервые провёл межотраслевую конференцию по безопасности полётов
ПАО "Аэрофлот"

Аэропорт Красноярск в лидерах России по семейноцентричной инфраструктуре
Международный аэропорт Красноярск

Эмирейтс Груп объявляет о прибыли за первое полугодие 2026-2027 финансового года, несмотря на влияние регионального конфликта и высокие цены на топливо
Авиакомпания Emirates

В МАИ разрабатывают альтернативное средство навигации для пилотируемой и беспилотной авиации
Московский авиационный институт

Авиакомпания NordStar запустила новый тариф «эконом максимум» – максимум комфорта и гибкости в эконом-классе
АО "Авиакомпания "НордСтар"

«Газпром нефть» выбрала лучшие проекты молодых специалистов по авиатопливообеспечению
АО "Газпромнефть-Аэро"

Аэрофлот открыл стойку для многодетных семей в аэропорту Пулково
ПАО "Аэрофлот"

Импортозамещение «Суперджета» без «технического шока»
Госкорпорация Ростех

О двигателях ОДК расскажут в новом сезоне мультсериала «Не может быть! или приключения Забавы»
АО "ОДК"

Филиппины, Таиланд и Вьетнам: какие направления для путешествий предлагает аэропорт Иркутска этой зимой?
АО "Международный аэропорт Иркутск"

Пилоты нашей НССА отработали двойное спасение с воды на Камчатке
Госкорпорация Ростех

Авиакомпания «РусЛайн» увеличивает частоту рейсов из Ярославля в Санкт-Петербург
АО АК "РусЛайн"

В МАИ прошла встреча представителей Ростеха с первокурсниками программы «Проектирование беспилотных авиационных систем»
Московский авиационный институт

Авиационный учебный центр Геоскана сертифицирован для подготовки международных специалистов в сфере авиации
ГК "Геоскан"

Utair выполнил первый рейс в Шарм-Эль-Шейх из Тюмени
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"