Многослойные композиты выдержали экстремальные температуры

Учёные Томского политехнического университета выяснили, как долго многослойные композиты из керамики и молибдена выдерживают нагрев до 1200 °С и почему затем разрушаются

Перспективная керамика хорошо переносит резкий нагрев и окисление, поэтому на неё рассчитывают в авиации, ракетостроении и энергетике. Но при комнатной температуре она хрупкая, и её армируют слоями тугоплавких металлов, например молибдена. При сильном нагреве такие металлы быстро окисляются, а как ведут себя внутренние металлические слои и границы между ними и керамикой, до сих пор не изучали.

Международная группа с участием ТПУ спекла композиты из прекерамической бумаги и молибденовой фольги и окисляла их при нагреве: сначала 5 часов при 900–1300 °С, затем десятки часов при 1200 °С. Всё это время на синхротроне — мощном источнике рентгеновского излучения — в реальном времени следили, как меняется структура материала.

Композиты сохраняли высокую стойкость к коррозии 12 часов при 1200 °С. При 800–1000 °С на их поверхности образуется плотная плёнка оксида алюминия, которая не пускает кислород внутрь. При 1100 °С эта плёнка местами нарушается и появляются участки со смесью оксидов титана и алюминия. При 1200 °С там, где молибден касается керамики, образуются летучие оксиды молибдена и молибдат алюминия. После 12 часов окисление усиливается, а через 96 часов композит частично разрушается.

Так авторы определили точные температурно-временные границы, в которых композиты можно применять, и механизм их окисления. По словам научного сотрудника ТПУ Максима Сыртанова, эти данные помогут продлить срок службы композитов, например, если менять устройство керамических и металлических слоёв. В будущем результаты могут лечь в основу узлов для двигателей нового поколения и аэрокосмической техники.

Ранее по теме: Китайские учёные улучшили материал для конденсаторов — он работает при высоких температурах

Источник: ТПУ