В ТПУ изучили поведение многослойных композитов при экстремальных температурах

Томские политехники из ТПУ (член Национальной ассоциации участников рынка робототехники) изучили, как ведет себя многослойный металлокерамический композит при высокотемпературном окислении. Работа поддержана грантом РНФ и опубликована в Corrosion Science.

Материалы для авиации, ракетостроения и энергетики должны выдерживать жару и нагрузки. Перспективна керамика на MAX-фазах оказалась стойкой к тепловым ударам и окислению, но хрупкой. Поэтому ее армируют тугоплавким молибденом, получая ламинаты, но металлические слои при нагреве быстро окисляются. Ранее внутренние слои и переходные зоны в реальных условиях не изучали.

Образцы из прекерамической бумаги и молибденовой фольги спекали искровым плазменным методом, контролируя толщину и сцепление. Нагрев вели при 900-1300 °C пять часов, затем выдерживали при 1200 °C десятки часов. Фазовые превращения отслеживали синхротронной рентгеновской дифракцией.

Композиты показали высокую коррозионную стойкость 12 часов при 1200 °C. При 800-1000 °C поверхность защищает плотная пленка оксида алюминия, при 1100 °C она локально нарушается, появляются смешанные оксиды титана и алюминия.

На 1200 °C в зоне контакта молибдена и керамики образуются летучие оксиды молибдена и молибдат алюминия. Усиление окисления начинается после 12 часов, а через 96 часов композит частично разрушается. Данные помогут проектировать узлы двигателей нового поколения и аэрокосмической техники, варьируя архитектуру слоев.

В работе участвовали ТПУ, ЦКП «СКИФ» и Университет Эрланген-Нюрнберга.