Материаловеды Томского государственного университета впервые доказали возможность получения высокоэнтропийной керамики из гафния, титана, железа, ванадия, хрома и азота методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Предполагается, что такой материал можно будет использовать для создания жаропрочных элементов в установках нефтедобывающей и аэрокосмической отраслях, газотурбинных установках.
Как уточняют в пресс-службе ТГУ, эксперимент проведен с помощью метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Затем методом рентгеноструктурного анализа ученые выяснили, что полученные продукты синтеза имеют гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру.
По словам материаловедов ТГУ, использованная ими комбинация металлов и азота для получения высокоэнтропийного сплава нигде им ранее не встречалась.
«Мне пришла мысль смешать редкоземельные металлы — гафний, титан и другие, которые при реакции выделяют много тепла. Мы предположили, что из такой цепочки сможем получить раствор с объемно-центрированной кубической или гранецентрированной кубической кристаллической структурой, свойственной высокоэнтропийным сплавам, — рассказывает заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ТГУ Илья Жуков. — При использовании метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза порошковая смесь сама быстро и послойно „сгорает“ за счет реакций металлов друг с другом и взаимодействия с азотом в герметичном реакторе».
Сначала порошковая металлическая смесь прошла механическую активацию в планетарной мельнице в течение 120 минут. Затем ученые спрессовали порошки, сделали образцы диаметром 23 мм и массой 40 г и поместили их в реактор высокого давления, из которого удалили воздух и накачали азот чистотой 99,99%. В качестве воспламеняющего слоя использовали титан. Горение происходило послойно и равномерно, что определило однородность состава продуктов синтеза.
Следующим этапом работ станет изучение широкого спектра физико-механических свойств и установление взаимосвязей со структурой полученного материала.
Результаты эксперимента опубликованы в высокорейтинговых журналах (Q1 и Q2). Исследования проводятся при поддержке гранта Российского научного фонда.
Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».