Исследователи Томского политехнического университета первыми в мире получили образцы сверхтвердых материалов нового класса — высокоэнтропийных боридов — без применения вакуумного оборудования. Синтез провели на открытом воздухе, используя созданный в ТПУ электродуговой реактор. Свойства полученных образцов сопоставимы с материалами, созданными значительно более дорогими и сложными методами. Об этом рассказали в пресс-службе Томского политеха.
Уточняется, что высокоэнтропийные бориды — это керамические соединения с четырьмя и более металлическими компонентами и бором. Они выдерживают температуры выше 3000 °C, отличаются высокой твердостью, устойчивостью к коррозии и окислению. Такие материалы считаются перспективными для металлургии, машиностроения и аэрокосмоса.
Существующие методы получения подобных соединений требуют сложного оборудования, инертных сред и высоких температур, а порой и высоких давлений. Кроме того, производство высокоэнтропийных боридов пока не налажено ни в одной стране мира.
Ученые лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли ТПУ развивают альтернативный подход — безвакуумный электродуговой метод. Он позволяет проводить синтез прямо на открытом воздухе, используя доступное промышленное оборудование.
«Один из известных высокоэнтропийных боридов впервые был получен безвакуумным электродуговым методом. В рамках данного исследования была проведена серия экспериментов, позволивших определить рекомендуемые условия для синтеза высокоэнтропийного борида на основе металлических порошков титана, циркония, ниобия, гафния, тантала и аморфного бора и отработать методику. В отличие от предыдущих исследований, использовался трехфазный дуговой реактор повышенной электрической мощности, способный переработать увеличенные объемы сырья. Были проанализированы состав, структура и морфология полученных порошков. Затем на их основе методом искрового плазменного спекания были изготовлены объемные образцы сверхвысокотемпературной керамики. Этот позитивный опыт открывает возможности реализации синтеза всех известных и гипотетических высокоэнтропийных боридов», — отметил руководитель лаборатории Александр Пак.
Согласно данным исследователей, лучшие результаты достигались при силе тока 200 ампер и времени горения дуги 90 секунд. Далее из полученных порошков методом искрового плазменного спекания изготовили образцы керамики. Их твердость оказалась не ниже — а в ряде случаев выше — чем у материалов, произведённых традиционными способами.
