Российские ученые впервые в мире получили керамику на основе легированного цирконием карбосилицида титана с существенно повышенными механическими характеристиками при высоких температурах. Научный коллектив включал сотрудников лаборатории керамического материаловедения Института химии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар) и их коллег из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (Москва) во главе с директором членом-корреспондентом РАН Владимиром Комлевым. О разработке рассказала ведущий научный сотрудник ИХ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН кандидат химических наук Елена Истомина.
— Мы синтезировали и исследовали твердые растворы МАХ фазы карбосилицида титана-циркония с содержанием циркония 10–15 % в титановой подрешетке методом вакуумного карбосиликотермического восстановления. В результате последующего горячего прессования из них была получена жаропрочная керамика.
Механические испытания показали, что легирование цирконием приводит к существенному росту как твердости, так и прочности более чем в 1,5 раза. Особенно важно, что введение циркония дает существенное увеличение высокотемпературной прочности. Образец с 15 % циркония в титановой подрешетке сохраняет высокую прочность вплоть до 1600°C, демонстрируя высокую термомеханическую стабильность и превосходя по этому показателю нелегированную карбосилицидную керамику на 350–400 °C.
Новые материалы могут использоваться в конструкционных элементах газотурбинных двигателей (огнеупорные облицовки камер сгорания, лопатки, направляющие аппараты и т.д.), где требуется сочетание жаропрочности, термостойкости и долговечности.