Brudsejhed af materialet til flykonstruktion øges med 1,5 gange

Forskere fra NUST MISIS har fundet en måde at øge brudsejheden af ​​siliciumcarbid, et lovende konstruktionsmateriale til fremstilling af ildfaste dele, 1,5 gange. Disse resultater blev opnået på grund af dannelsen af ​​forstærkende nanofibre i strukturen. I fremtiden, teknologien vil udvide anvendelsesområdet for siliciumcarbid som et strukturelt og ildfast materiale, herunder til flykonstruktionen. Artikler om udviklingen er blevet publiceret i Keramik International og Materialer .

Det globale siliciumcarbidmarked fra 2019 er anslået til $2,58 milliarder og forventes at vokse med 16% om året. Siliciumcarbid findes sjældent i naturen; derfor, dette lovende materiale er syntetiseret kunstigt.

Siliciumcarbid bruges i stigende grad i forskellige industrier som en halvleder, byggemateriale, slibende og ildfast materiale. For eksempel, dets anvendelse til fremstilling af turbinevinger og dele til forbrændingsmotorer ville øge driftstemperaturerne i motorer betydeligt og betydeligt øge deres egenskaber:effekt, trækkraft, effektivitet, miljøvenlighed, osv. Også siliciumcarbid keramik fremstillet af billig feldspat og kvartssand kan med succes erstatte dele fra legeringer, der indeholder sparsomt kobolt, nikkel, og krom, som bruges i motorteknik.

Nøgleproblemet ved siliciumcarbidkeramik er, at det fungerer godt i kompression, men er meget følsom over for strukturelle defekter og har derfor ofte lave træk- og bøjningsstyrker, samt lav revnemodstand.

Forskere fra NUST MISIS har fundet en måde at forbedre sintringsevnen og øge bøjningsstyrken og brudsejheden af ​​siliciumcarbidkeramik ved at danne forstærkende nanofibre i det ved hjælp af teknologien til selvudbredende højtemperatursyntese. Syntesen blev udført i flere trin. Først, pulvere af silicium, kulstof, tantal og PTFE blev blandet i en planetmølle, derefter blev den resulterende blanding brændt i en reaktor. Nanofibre dannet under forbrændingsprocessen. I sidste fase, produktet blev sintret i en vakuumovn.

"Takket være effekten af ​​den kombinerede tilsætning af tantal og PTFE, vi var i stand til at syntetisere et materiale med en siliciumcarbid matrix forstærket med siliciumcarbid nanofibre. Disse nanofibre aktiverer sintringen af ​​det keramiske materiale og øger det sintrede materiales styrkeegenskaber, da de tjener som en barriere mod brududbredelse, " siger hovedforfatteren, Dr. Stepan Vorotilo fra SHS Center i NUST MISIS.

Nanofibre sænkede den nødvendige sintringstemperatur og varighed fra flere timer ved 1800-2000°C til 60 minutter ved 1450°C.

Forskerne planlægger at fortsætte arbejdet med at øge materialets brudsejhed og styrke. Kombinationen af ​​gode mekaniske egenskaber og omkostningseffektivitet af produktionsprocessen vil udvide anvendelsesområdet for siliciumcarbid som et strukturelt og ildfast materiale.