• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.10.2023
ПНИПУ
290

В ПНИПУ исследовали добавку, которая делает композитную керамику устойчивее к окислению

4.3

В современном мире нужны материалы, способные длительное время работать при агрессивном воздействии кислорода и высоких температур. Они требуются, например, для обшивки космических аппаратов, крыльев авиационной техники, деталей воздушно-реактивных и ракетных двигателей. Таким материалом может быть композитная ультравысокотемпературная керамика: различные ее виды выдерживают температуру выше 2000 градусов Цельсия. В состав такой керамики обычно вводят разные добавки, благодаря которым на поверхности материала образуется слой c защитными свойствами. Ученые ПНИПУ выяснили, что добавление оксида лантана улучшает устойчивость к окислению композитной керамики на основе диборида циркония.

В ПНИПУ исследовали добавку, которая делает композитную керамику устойчивее к окислению
В ПНИПУ исследовали добавку, которая делает композитную керамику устойчивее к окислению / © Getty images / Автор: Иван Беляев

Исследование опубликовано в журнале «Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия». Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Политехники исследовали влияние добавки оксида лантана на окисление керамики системы «диборид циркония–карбид кремния». Эксперименты проводили на образцах без добавки и с добавлением оксида лантана в разной концентрации.

Порошки смешивали в мельнице, а затем подвергали искровому плазменному спеканию при давлении 30 МПа и температуре 1700 градусов Цельсия со скоростью нагрева при помощи тока 50 градусов в минуту и изотермической выдержкой пять минут. Материал нагружали непосредственно перед началом нагрева и снимали нагрузку только после его окончания. Затем ученые исследовали отношение массы материала ко всему занимаемому им объему и открытую пористость (объем пор, сообщающихся между собой) спеченных образцов. Пористость негативно влияет на прочность керамики и на ее стойкость к окислению, однако, как выяснили политехники, добавление оксида лантана не вызывает ее повышения.

Окисление проводили на воздухе в специальной электропечи: образцы в тиглях помещали в печь, нагретую до 1200 градусов Цельсия, спустя определенное время их доставали и взвешивали для фиксации массы, после чего снова помещали в печь. Общее время высокотемпературного окисления составило 20 часов.

Затем ученые исследовали структуру и состав образцов, выполнили их микроскопический анализ и определили, как добавление оксида лантана изменило состав их поверхностного слоя. У образцов без добавки он содержал практически только оксиды кремния с примесью оксидов бора и циркония, а у образцов с добавкой ­– диоксид циркония и циркон, который значительно более устойчив к теплоудару (резкому повышению или понижению температуры).

«Стойкость к высокотемпературному окислению композитной керамики на основе диборида циркония во многом зависит от состава защитного слоя на ее поверхности. Применение оксида лантана усиливает процесс формирования циркона и способствует замедлению процесса окисления», – подводит итог доктор технических наук, профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ Светлана Порозова.

Результаты исследования будут полезны во всех сферах, где активно используется ультравысокотемпературная керамика: авиа- и ракетостроение, металлообработка, атомная и химическая промышленность. Исследования ученых в области получения керамических материалов и покрытий в настоящее время продолжаются. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Сегодня, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

Позавчера, 14:55
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

10 июля
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

8 июля
Полина Меньшова

Ученые из Великобритании предложили психофизиологическую модель, объясняющую, как именно физические упражнения облегчают симптомы депрессии. Особенно она применима к аэробной нагрузке, например ходьбе, подъему по лестнице, бегу.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно