В Самаре ученые предложили инновационный метод производства композитов

Ученые Самарского политеха создали оригинальную технологию получения керметов — материалов, сочетающих прочность керамики и пластичность металла.

Исследовательская группа кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы» на протяжении нескольких лет занимается улучшением характеристик подобных материалов, реагируя на потребности промышленного рынка.

Существующие на данный момент методики изготовления композитов отличаются высокой трудоемкостью, значительными энергетическими затратами и необходимостью использования сложного оборудования, включая реакторы-центрифуги и двухкамерные тигли.

Ученые разработали автономный подход, объединяющий два высокотемпературных процесса — самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) и металлотермию.

В результате керметы формируются за счет естественной пропитки расплавленным металлом тугоплавкой керамической основы без внешнего давления, специализированных приспособлений и дополнительных источников энергии.

Процесс выглядит следующим образом. Сначала изготавливается СВС-шихта — порошковая смесь, которую прессуют и размещают в полости, выполненной в керамическом порошке либо графите. Далее готовится металлотермический состав, который насыпается поверх спрессованной шихты и поджигается. В ходе реакции термита образуется жидкий металл, который и пропитывает керамическую основу, создавая готовый композит.

При контакте с частицами СВС-шихты данный элемент инициирует процесс горения, в результате которого образуется пористая керамика, а параллельно происходит насыщение керамического каркаса жидким металлом, поступающим извне. Расплавленный металл самостоятельно заполняет поры структуры. По истечении 30–40 секунд керамика, уже пропитанная металлом, охлаждается, металл переходит в твердое состояние, и так формируется кермет.

"Наша технология отличается высокой энергоэффективностью и простотой реализации. Ее новизна - в отказе от закрытых реакторов и принудительной инфильтрации", - подчеркнул доцент Евгений Латухин.

Вместо сложного оборудования исследователи предлагают задействовать обычную подложку из речного песка, где создается выемка для размещения СВС-шихты и термитной смеси, а сам процесс осуществляется прямо на открытом воздухе.

Как сообщает "РГ",  метод, разработанный в политехе, дает возможность изготавливать изделия с долей тугоплавкой керамической фазы в пределах 40–80% и при этом без применения внешних источников энергии. Это позволяет уменьшить затраты и сократить производственный цикл — вместо часов он занимает секунды. Помимо этого, полученные керметы обладают повышенной прочностью, твердостью, устойчивостью к износу и способностью проводить электрический ток.

Также ученые Самарского политеха создали уникальную опалубку для промышленных реакторов.