Loading...

R. Tanaka / Flickr

Российские ученые из Сколтеха и Томского политехнического университета предложили новый метод синтеза смешанных карбидов гафния и тантала. Из этих соединений можно изготовлять покрытия, придающие изделиям износостойкость, устойчивость к повышенным температурам и другие свойства. Работа опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Карбиды переходных материалов обладают рядом уникальных свойств. Они прочны, износостойки, устойчивы к повышенным температурам. Особое внимание привлекают карбиды гафния и тантала. Их температура плавления самая высокой в этом классе веществ и достигает 4000 °С. Особое внимание ученых привлекает получение смешанных карбидов гафния и тантала. Однако известные методы их синтеза требуют экстремальных условий: повышенного давления и высокой температуры либо вакуума.

Ученые предложили использовать для получения карбидов гафния-тантала плазмодинамический метод синтеза  технологию, которая ранее активно использовалась в аэрокосмической промышленности. В этом синтезе используется специальный прибор, который называется коаксиальный магнитоплазменный ускоритель. В него загружаются порошки углерода, оксидов гафния и тантала, которые впоследствии превращаются в плазму из-за действия электрической дуги. Поток этой плазмы движется на большой скорости, достигающей 5 км/с. Карбиды также получаются в форме порошка, который остается на стенках реактора. Используя вычислительные методы, исследователи предсказали 10 фаз карбидов, которые различаются по относительному содержанию гафния и тантала. В результате эксперимента они наблюдали все эти фазы. Это показало, что метод пригоден для получения материалов с заданными свойствами.

Порошки карбида гафния-тантала могут быть использованы в каталитических системах, используемых для получения водорода в ходе автолиза (расщепления) воды. Также этот материал может применяться в качестве покрытия для различных изделий. Это покрытие может придавать им различные свойства: прочность, износостойкость, термоустойчивость.

«Если мы представим, что этот кусок меди был кабелем, то, покрыв его карбидом гафния-тантала, мы сделали этот кабель примерно в 10 раз прочнее, а также обеспечили его электрическую изоляцию и теплозащиту. Другие компоненты, которые функционируют в суровых условиях, также могут выиграть от таких покрытий. Скажем, если наносить их на шарики в шарикоподшипнике, то значительно повысится его износостойкость»,  рассказал Александр Квашнин, старший преподаватель Сколтеха.


Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.