Ученые ТПУ разработали новый метод синтеза сверхвысокотемпературной керамики на открытом воздухе

Исследователи Томского политехнического университета синтезировали на открытом воздухе сверхвысокотемпературную керамику которая может применяться в аэрокосмической промышленности ядерной энергетике и производстве режущих инструментов По словам ученых это стало возможным благодаря примененному впервые методу Результаты опубликованы в International Journal of Refractory Metals and Hard Materials Высокоэнтропийные бориды это соединения металлов с бором класс сверхвысокотемпературной керамики активно изучаемый последние десять лет Материалы на основе боридов выдерживают температуры выше 3000 C и отличаются повышенной твердостью стойкостью к коррозии и окислению Эти свойства позволяют создавать из них детали высокотемпературных двигателей компоненты ядерных реакторов промышленных печей и другое оборудование работающее в агрессивных средах рассказали в Томском политехе Как отметили в вузе несмотря на предсказанный учеными большой потенциал высокоэнтропийных боридов на сегодняшний день их производство не налажено нигде в мире Синтез боридов известными методами требует использования специального дорогостоящего оборудования и происходит только в условиях высоких температур и инертных сред в которых химическая реактивность сведена к минимуму Кроме того занимает много времени Коллектив лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли ТПУ предложил более простой и доступный подход безвакуумный электродуговой метод синтеза Авторы синтезировали высокоэнтропийные бориды с помощью дугового разряда постоянного тока который позволяет достичь чрезвычайно высоких температур за короткий промежуток времени от нескольких секунд до нескольких минут Ученые объяснили что во время дугового разряда образуется автономная защитная атмосфера из угарного и углекислого газов которая предотвращает окисление продукта кислородом воздуха Поэтому синтезировать бориды можно на открытом воздухе без использования специального вакуумного и газового оборудования Такой подход существенно упрощает процесс снижает энергопотребление и повышает общую производительность В отличие от предыдущих исследований использовался трехфазный дуговой реактор повышенной электрической мощности способный переработать увеличенные объемы сырья сказал заведующий лабораторией перспективных материалов энергетической отрасли ТПУ Александр Пак По его словам из синтезированных высокоэнтропийных боридов исследователи изготовили объемные керамические образцы с плотностью до 96 5 процентов и твердостью 28 8 гигапаскалей что в десять раз тверже стали В 2024 году в ТПУ электродуговым плазменным методом на открытом воздухе был синтезирован диборид титана сверхвысокотемпературный керамический материал известный с 1961 года и все чаще используемый для изготовления деталей работающих в экстремальных условиях например ядерных реакторов На новом этапе мы синтезировали высокоэнтропийный борид содержащий кроме бора и титана цирконий ниобий гафний и тантал сообщила младший научный сотрудник лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли ТПУ Арина Свинухова По ее словам изменяя состав борида металлов можно управлять его свойствами что важно при создании новых материалов Образцы объемной керамики полученные нами сопоставимы по твердости с образцами из порошков полученных другими методами а в некоторых случаях даже превосходят аналогичные материалы описанные в научной литературе добавила Свинухова В дальнейшем ученые планируют продолжить работу по синтезу известных и новых высокоэнтропийных боридов различного состава Исследование проводилось в рамках гранта РНФ

Разработка позволяет производить космическую керамику на открытом воздухе Исследователи Томского политехнического университета ТПУ синтезировали на открытом воздухе сверхвысокотемпературную керамику которая может применяться в аэрокосмической промышленности ядерной энергетике и производстве режущих инструментов По словам ученых это стало возможным благодаря примененному впервые методу безвакуумного электродугового синтеза Авторы получили высокоэнтропийные бориды с помощью дугового разряда постоянного тока который позволяет достичь экстремально высоких температур за короткий промежуток времени от нескольких секунд до нескольких минут В отличие от предыдущих исследований использовался трехфазный дуговой реактор повышенной электрической мощности способный переработать увеличенные объемы сырья отметил заведующий лабораторией перспективных материалов энергетической отрасли ТПУ Александр Пак В дальнейшем ученые планируют продолжить работу по синтезу известных и новых высокоэнтропийных боридов различного состава Подробнее ria ru 20251013 nauka 2047296930 html

Ученые ТПУ нашли простой способ получать сверхтвердые материалы Исследователи Томского политеха впервые синтезировали высокоэнтропийные бориды новый класс сверхтвердой керамики на открытом воздухе Для этого они использовали разработанный в вузе дуговой реактор Новый метод позволяет обойтись без дорогого вакуумного оборудования упрощая процесс и снижая энергозатраты При этом твердость полученных материалов не уступает а в некоторых случаях даже превосходит образцы созданные традиционными способами Эти сверхтвердые и устойчивые к окислению соединения перспективны для применения в металлургии машиностроении и аэрокосмической отрасли Подписаться Регион 70 Прислать новость

Томские ученые создали сверхтвердый материал прямо на открытом воздухе Раньше для этого требовались вакуум сложное оборудование и огромные затраты Теперь команда Томского политеха может делать это проще быстрее и дешевле с помощью своего уникального дугового реактора Речь идет о высокоэнтропийных боридах это сверхпрочная керамика нового поколения Она не боится коррозии и экстремальных температур что делает ее идеальной для аэрокосмоса машиностроения и металлургии Ключевая особенность сам процесс синтеза Томичам удалось синтезировать его на открытом воздухе с помощью уникального дугового реактора Главное что технология не требует дорогостоящего оборудования При этом новый материал не уступает а по твердости даже превосходит созданные сложными методами аналоги Результаты исследования уже опубликованы в престижном международном журнале и поддержены грантом Российского научного фонда

Исследователи Томского политеха впервые получили образцы сверхтвердых материалов нового класса оригинальным методом Высокоэнтропийные бориды были синтезированы на открытом воздухе с применением разработанного в ТПУ дугового реактора Свойства полученных образцов сопоставимы с материалами созданными альтернативными более дорогостоящими методами Безвакуумный электродуговой метод синтеза позволяет с помощью дугового разряда постоянного тока на открытом воздухе без использования специального вакуумного и газового оборудования синтезировать бескислородную керамику Такой подход существенно упрощает процесс синтеза снижает энергопотребление и повышает общую производительность Ранее метод уже продемонстрировал свою эффективность в задачах синтеза различных карбидов металлов В будущем он может стать перспективным подходом к разработке материалов для металлургии машиностроения и аэрокосмической отрасли Фото пресс служба ТПУ Подробнее на портале Научная Россия бориды керамика

Ученые ТПУ впервые получили образцы сверхтвердых материалов нового класса на открытом воздухе Для синтеза высокоэнтропийных боридов был применен разработанный в вузе дуговой реактор Высокоэнтропийные бориды это новый класс сверхвысокотемпературной керамики перспективный для использования в металлургии машиностроении аэрокосмической отрасли Сейчас нигде в мире не налажено их производство Синтез известными методами требует использования специального дорогостоящего оборудования и происходит только в условиях высоких температур и инертных сред в которых химическая реактивность сведена к минимуму и занимает много времени Разработка позволяет достичь чрезвычайно высоких температур за короткий промежуток времени от нескольких секунд до нескольких минут Проект поддержан грантом RSF news РНФ рнф тпу борид синтез