Ученые атомной отрасли: созданы сверхстойкие керамические материалы

Совершенствование старых технологий и создание инновационных требует наличия материалов повышенной прочности и полной химической инертности. Созданием керамических материалов с такими эксплуатационными характеристиками занимаются ученые Университета науки и технологий МИСис. По сообщению издательства «Энергия+», ими были достигнуты отличные результаты путем поочередного добавления в керамическийвысокоэнтропийный карбонитрид тантала, гафния и ниобия тугопоплавких металлов – титана и циркония. Такая добавка существенно повысила стойкость материала к негативному явлению, вызывающему увеличение массы вещества – высокотемпературному окислению. Последнее не только утяжеляет материал, но и из-за образования оксида в больших количествах ускоряет его разрушение.

Надо сказать, что высокоэнтропийные карбонитриды среди других видов керамики и без подобных добавок имеют повышенную прочность благодаря малому размеру зерен и специфической структуре, они также более устойчивы к негативному воздействию кислорода и тепла.

Инновационные материалы удалось получить путем комбинации различных технологий обработки. Изучая полученные образцы, специалисты выяснили, что они обладают повышенной устойчивостью к высокой температурному окислению, медленнее образуя оксидную пленку. Введением в состав титана удалось снизить за единицу времени прирост массы на 47, 65 %, для циркония этот показатель еще выше – 83 %.

Подобные изменения состава уплотнили окисленный слой, из-за чего произошло усиление его барьерной функции. Уплотненная текстура обеспечила защиту материала от глубокого проникновения кислорода и дальнейшего окисления. Кроме того, введение в состав карбонитридов титана и циркония привело к повышению температуры, при которой начинается окисление материалов. Ранее она составляла 1 005 °С, после введения добавок – 1 240 °С. Улучшение характеристик материалов открывает для них перспективы применения при изготовлении турбин атомных электростанций, а также аэрокосмических выхлопных систем.