Разработан новый метод создания металломатричных композитов высокой твердости
Ученые ТПУ предложили уникальный метод получения объемных композитных материалов с металлической матрицей. Уникальность предложенного подхода заключается в in situ совмещении металлического матричного материала и армирующего керамического компонента, которые исключают образование высокой пористости и рекристаллизации образцов. Испытания показали, что композиты, разработанные в ТПУ, до четырех раз тверже аналогов.
Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда. Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International (Q1, IF: 5,1).
Композиты с алюминиевой матрицей за счет сочетания свойств металлов и керамики сегодня считаются передовыми материалами для многих автомобильных и аэрокосмических приложений, например, тормозных дисков, барабанов и поршней, а также крыльев и фюзеляжей. Они обладают превосходной пластичностью, коррозионной стойкостью, высокой жесткостью, прочностью, а также возможностью повторного использования. Однако все общепринятые ex-situ подходы к получению таких композиций приводят к снижению физико-механических свойств объемных образцов.
Ученые Томского политеха предложили единую стратегию получения композитов с алюминиевой матрицей с улучшенными свойствами – от уникальной методики получения in-situ композитных порошков до процесса их объединения и физико-механических испытаний.
Подход ученых основан на «встраивании» армирующих частиц карбидов вольфрама, кремния и бора в металлическую матрицу с помощью плазмодинамического синтеза.
«Уникальность нашего подхода к получению дисперсных композитов заключается в том, что внедрение армирующих частиц в металлическую матрицу производится в результате взаимодействия компонентов во время процесса их обработки импульсной плазмой дугового разряда. Этот метод основан на подходе in-situ, при котором формирование армирующего компонента и металлической матрицы и их совмещение осуществляются в едином процессе.
В отличие от традиционных методов ex-situ это обеспечивает равномерное распределение микро- и наноразмерных частиц карбидов в продукте и их внедрение в алюминиевую матрицу, хорошую межфазную связь, а также полимодальный характер распределения частиц по размерам, что в итоге улучшает физико-механические свойства конечных изделий», — отмечает один из авторов исследования, доцент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Дмитрий Никитин.
По словам ученых, содержание карбидной фазы в готовом композите может варьироваться от 5,85% до 16,38% в зависимости от начальных условий процесса. Это позволит «настраивать» характеристики композитов.
За счет добавления карбидов в композит при изготовлении объемных образцов материал приобретает уникальную структуру. Например, это позволяет достичь высокую степень уплотнения всех компонентов (до 99%) и улучшенные физико-механические свойства. По результатам исследования новые композиты ученых ТПУ до четырех раз тверже аналогов: они достигают твердости в диапазоне 103-215 HV, для сравнения – аналогичные образцы, изготовленные из коммерчески доступных компонентов, показывают твердость в пределах 47-62 HV.
«Важно отметить, что предложенный метод in situ совмещения алюминиевого матричного материала с керамическим карбидом не приводит к образованию пористых образцов и рекристаллизации частиц, что часто затрудняет получение качественных композитов. Это означает, что финальные изделия будут обладать значительно улучшенными механическими свойствами и устойчивостью к износу», — добавляет Дмитрий Никитин.
Результаты исследования могут лечь в основу разработки высокоэффективных композитных материалов для авиационной, автомобилестроительной и других отраслей, где необходимы материалы с малой удельной массой и повышенной твердостью.
Telegram 
Дзен 
VK Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
Ученые подтвердили один из самых необычных эффектов Общей теории относительности (ОТО): вращение Земли действительно «увлекает» за собой пространство-время. Новое измерение, выполненное с помощью спутника LARES-2, оказалось примерно в 10 раз точнее предыдущих и еще сильнее ограничило пространство для альтернативных теорий гравитации.
В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно