Научный коллектив вуза кафедры "Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы" Самарского политеха уже несколько лет трудится над улучшением свойств материалов, поскольку от рынка есть такой запрос.
Известные сегодня способы создания композитов трудоемки, энергозатратны и требуют применения сложного оборудования, например, реактора, центрифуги, двухкамерного тигля. Политеховцы предложили энергонезависимую технологию, в которой совместили два высокотемпературных процесса: самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) и металлотермия.
Так, керметы образуются путем самопроизвольной инфильтрации (пропитывания) металлического расплава в тугоплавкий керамический каркас без приложения внешнего давления, без использования специального оснащения и дополнительных источников энергии.
Технология работает следующим образом. Сначала подготавливают СВС-шихту (исходную смесь порошков) и в спрессованном виде помещают ее в углублении, приготовленном в керамическом порошке или графите. Затем готовят металлотермическую смесь, насыпают сверху на спрессованную СВС-шихту и поджигают ее. Происходит термитная реакция, в результате которой образуется жидкий термитный металл.
Попадая на частицы СВС-шихты, он запускает реакцию горения, формирующую пористую керамику и одновременно пропитывающую керамический каркас поступающим снаружи жидким металлом. При этом расплав металла самопроизвольно пропитывается в поры каркаса. Через 30-40 секунд пропитанная металлом керамика остывает, металл затвердевает, образуя, таким образом, кермет.
- Наша технология отличается высокой энергоэффективностью и простотой реализацией. Ее новизна - в отказе от закрытых реакторов и принудительной инфильтрации,- рассказывает доцент Евгений Латухин. - Благодаря тому, что термитная смесь размещается непосредственно на поверхности спрессованной СВС-шихты, мы можем запустить реакцию горения в шихте за счет тепла и массы проникающего расплава металла, минуя стадию раздельного нагрева компонентов. Пропитка происходит открыто, самотеком, под действием гравитации и капиллярных сил, что упрощает технологическую цепочку.
Вместо специального оборудования ученые предлагают использовать простую основу из речного песка, в котором формируется углубление для размещения СВС-шихты и термитной смеси, а весь процесс реализуется на открытом воздухе.
Способ политеховцев позволяет получать изделия с содержанием тугоплавкой керамической фазы в широком диапазоне (40-80%) без использования внешних источников энергии, а это снижает себестоимость и сокращает производственный цикл с часов до секунд. Кроме того, такие керметы более прочны, тверды, износостойки, электропроводны.