Ученые из Самары разработали новый способ получения керметов
В современных высокотехнологичных производствах остро стоит вопрос оптимизации свойств конструкционных материалов. Сотрудники кафедры металловедения, порошковой металлургии и наноматериалов Самарского технического университета систематически занимаются решением этой задачи, делая упор на экономичные способы создания металлокерамических композитов (керметов), которые удачно сочетают твёрдость керамики и вязкость металла.
Авторский коллектив под руководством профессора А. Амосова, при участии доцента Е. Латухина, исследователя Э. Умерова и аспиранта Е. Каракича, предложил оригинальную технологию, объединяющую самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) и металлотермические реакции. Результат этой работы закреплён патентом России № 2864432.
Традиционные способы получения композиционных материалов требуют больших трудозатрат, энергоёмкого оборудования (реакторы, центрифуги, специальные тигли) и внешнего нагрева. Разработка самарских инженеров свободна от перечисленных недостатков. В основе их подхода — энергетически автономная двухстадийная схема, где экзотермические реакции сами обеспечивают необходимую температуру. Ключевым нюансом является самопроизвольная пропитка: расплавленный металл проникает в огнеупорную керамическую основу исключительно за счёт капиллярных эффектов и силы тяжести — без использования давления, сложных агрегатов или дополнительного подогрева.
Технологический цикл выглядит лаконично. Сначала из смеси для СВС прессуют брикет, который укладывают в выемку на графитовом или керамическом основании. Сверху на этот брикет помещают термитную шихту, которая служит источником воспламенения. После поджига термореактивной смеси образуется жидкий металл, стекающий на СВС-заготовку; это запускает экзотермическую волну горения. В результате формируется пористая керамическая структура, а внешний расплав практически мгновенно заполняет все поры. Остывание системы занимает всего 30–40 секунд, после чего металлическая фаза затвердевает, и на выходе получается готовый кермет.
Как отмечает Евгений Латухин, главное отличие метода — отказ от герметичных реакторов и принудительного нагнетания расплава. Благодаря верхнему расположению термитной смеси над СВС-шихтой горение инициируется естественным путём — за счёт теплопередачи и массообмена с проникающим металлом, без раздельного предварительного прогрева компонентов. Инфильтрация идёт открыто, под действием самотёка, что предельно упрощает всю последовательность операций. Вместо промышленных установок используется простой речной песок, в котором формируется ложемент для закладки шихты; весь процесс безопасно проходит на открытом воздухе.
Предложенная методика позволяет получать изделия с регулируемой долей керамической фазы — от 40 до 80 % — при полном отсутствии внешнего энергопотребления. Это не только резко снижает себестоимость продукции и сокращает производственный цикл с нескольких часов до десятков секунд, но и заметно повышает эксплуатационные качества керметов: возрастают твёрдость, ударная вязкость, стойкость к износу, а также появляется высокая электропроводность, пишет progorodsamara.ru.
