Ученый из Златоуста решил скрестить металл и керамику
26 Февраля 2021
Фото: сайт ЮУрГУ
На создание сверхпрочных, пластичных и жаростойких материалов он получил грант РФФИ.
Аспирант из Златоуста Вадим Седухин получил грант Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) в 1,2 млн рублей на создание сверхпрочных и пластичных сплавов. Молодой ученый разрабатывает так называемые функционально-градиентные материалы с заданными свойствами. Он определяет условия, при которых их можно создавать, соединив несколько совершенно разных материалов, например, металл и керамику.
Как пояснил автор проекта, функционально-градиентные материалы — сплавы, состоящие, например, из твердых зерен карбидов, нитридов и боридов переходных металлов (карбиды вольфрама и титана), образующих прочный непрерывный каркас, и металлической связки. Такие инновационные материалы обладают свойствами как керамики, так и металла, имеют твердость и большую ударную вязкость и термическую стойкость. Благодаря этому ФГМ-сплавы применяются в самых разных областях: военной технике (бронежилеты и защита танков и вертолетов от пулевого и осколочного поражения), авиационной, космической индустрии, металлообработке, горнодобывающей, перерабатывающей промышленности.
Вадим Седухин под руководством кандидата технических наук, доцента кафедры «Техника и технологии производства материалов» ЮУрГУ победил в конкурсе на лучшие проекты научных исследований. Грантовая поддержка пойдет на модернизацию лаборатории для проведения экспериментов, закупку нового оборудования и материалов. Ранее ученые сами построили установку для изучения высокотемпературного взаимодействия материалов. На ней одновременно можно проводить целую серию испытаний.
Обновление «модельного ряда» новых композитов вызвано тем, что ресурс каждого материала имеет свой предел. Например, у металла это жаростойкость. У керамики этот «порог» намного выше, но она хрупкая и не выдерживает ударные нагрузки. Чтобы создать материал прочный, как металл, и жаростойкий, как керамика, нужно выстроить механизм «слияния» этих разнородных составляющих.
По словам Вадима Седухина, они создают композиционные материалы, в которых металлическая матрица будет взаимодействовать с керамическими наполнителями. Главная особенность новых сплавов том, что дисперсные микрочастицы встраиваются в кристаллическую решетку материала. Это и ведет к увеличению прочности и одновременно пластичности нового материала.
Другая особенность — неравномерное распределение этих микрочастиц в объеме металла. В результате он приобретает совершенно новые свойства. Так, например, за счет частиц можно сформировать внешний слой металла высокой твердости и более вязкий внутренний слой. При этом это будет материал без четкой границы раздела слоев, по которому обычно происходит разрушение.
«Этот проект — логическое продолжение нашего большого исследования, — подытожил научный руководитель Андрей Аникеев. — Мы работаем над ним не первый год. Идея создать лабораторию, где можно проводить такие эксперименты, появилась еще в 2011 году, и мы постепенно шли к своей цели, подбирали оборудование. Нынешний успех — это закономерный итог. Получение гранта молодым ученым подтверждает особую значимость этого научного исследования».
Как пояснил автор проекта, функционально-градиентные материалы — сплавы, состоящие, например, из твердых зерен карбидов, нитридов и боридов переходных металлов (карбиды вольфрама и титана), образующих прочный непрерывный каркас, и металлической связки. Такие инновационные материалы обладают свойствами как керамики, так и металла, имеют твердость и большую ударную вязкость и термическую стойкость. Благодаря этому ФГМ-сплавы применяются в самых разных областях: военной технике (бронежилеты и защита танков и вертолетов от пулевого и осколочного поражения), авиационной, космической индустрии, металлообработке, горнодобывающей, перерабатывающей промышленности.
Вадим Седухин под руководством кандидата технических наук, доцента кафедры «Техника и технологии производства материалов» ЮУрГУ победил в конкурсе на лучшие проекты научных исследований. Грантовая поддержка пойдет на модернизацию лаборатории для проведения экспериментов, закупку нового оборудования и материалов. Ранее ученые сами построили установку для изучения высокотемпературного взаимодействия материалов. На ней одновременно можно проводить целую серию испытаний.
Обновление «модельного ряда» новых композитов вызвано тем, что ресурс каждого материала имеет свой предел. Например, у металла это жаростойкость. У керамики этот «порог» намного выше, но она хрупкая и не выдерживает ударные нагрузки. Чтобы создать материал прочный, как металл, и жаростойкий, как керамика, нужно выстроить механизм «слияния» этих разнородных составляющих.
По словам Вадима Седухина, они создают композиционные материалы, в которых металлическая матрица будет взаимодействовать с керамическими наполнителями. Главная особенность новых сплавов том, что дисперсные микрочастицы встраиваются в кристаллическую решетку материала. Это и ведет к увеличению прочности и одновременно пластичности нового материала.
Другая особенность — неравномерное распределение этих микрочастиц в объеме металла. В результате он приобретает совершенно новые свойства. Так, например, за счет частиц можно сформировать внешний слой металла высокой твердости и более вязкий внутренний слой. При этом это будет материал без четкой границы раздела слоев, по которому обычно происходит разрушение.
«Этот проект — логическое продолжение нашего большого исследования, — подытожил научный руководитель Андрей Аникеев. — Мы работаем над ним не первый год. Идея создать лабораторию, где можно проводить такие эксперименты, появилась еще в 2011 году, и мы постепенно шли к своей цели, подбирали оборудование. Нынешний успех — это закономерный итог. Получение гранта молодым ученым подтверждает особую значимость этого научного исследования».
Поделиться
