Новая российская керамика не боится окисления и предназначена для атомной отрасли

Пресс-служба Национального исследовательского технологического университета МИСИС сообщила о разработке материаловедами вуза высокопрочного керамического материала, который похвастается высокой стойкостью к процессам окисления. На практике его можно будет задействовать в качестве защитного материала в атомной отрасли.

«Улучшенные материалы могут выдерживать экстремальную температуру, что делает их перспективными для износостойких элементов, в том числе турбин и выхлопных систем, где термическая стабильность имеет решающее значение», — пояснила научный сотрудник НИТУ МИСИС Вероника Суворова, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Новый российский материал относится к высокоэнтропийным карбонитридам — это керамические материалы со сложной структурой, в составе которых большое количество атомов углерода и азота, а также других химических элементов. Такие материалы обладают рядом преимуществ. Во-первых, они отличаются высокой стойкостью к разного рода механическим воздействиям. Во-вторых, они легко переносят химическое воздействие, нагрев, радиацию и окисление.

Основные характеристики высокоэнтропийных карбонитридов напрямую зависят от того, какие примеси присутствуют в их составе и в каком объёме. За стенами НИТУ МИСИС проанализировали, какое влияние оказывает небольшое количество циркония и титана на характеристики керамики на базе карбонитридов гафния, тантала и ниобия.

«Добавки уплотнили оксидный слой, образующийся в процессе окисления, что усиливает его барьерную функцию и уменьшает количество дефектов. Более плотная структура защищает образцы от проникновения кислорода внутрь и, следовательно, предотвращает дальнейшее окисление», — отметила Суворова.

Удалось установить, что появление в подобной керамике таких материалов, как титан и цирконий, меняет температурный порог, при котором начинается процесс окисления — с 1005°С до 1240°С. Также снижается на 83% удельный прирост массы, обусловленный поглощением атомов кислорода поверхностью данного материала.

Всё это в перспективе поможет увеличить сроки деталей, которые изготовлены из подобного керамического материала, что крайне важно для работы в чрезмерно агрессивных средах, включая атомные реакторы.