سختی شکستگی مواد برای ساخت هواپیما 1.5 برابر افزایش می یابد

مسکو، 17 آگوست 2020 / PRNewswire / – دانشمندان NUST MISIS راهی برای افزایش چقرمگی شکست کاربید سیلیکون ، یک ماده ساختاری نویدبخش برای تولید قطعات نسوز ، 1.5 برابر پیدا کرده اند. این نتایج به دلیل شکل گیری نانوالیاف تقویت کننده در سازه بدست آمد. در آینده ، این فناوری خواهد بود دامنه کاربرد کاربید سیلیکون را به عنوان یک ماده ساختاری و نسوز ، از جمله برای ساخت هواپیما گسترش دهید. مقالاتی در مورد توسعه در سرامیک بین المللی و مواد منتشر شده است.

بازار جهانی کاربید سیلیکون از سال 2019 تخمین زده می شود 2.58 میلیارد دلار و پیش بینی می شود 16٪ در سال رشد کند. کاربید سیلیکون به ندرت در طبیعت یافت می شود. بنابراین ، این ماده امیدوارکننده مصنوعی سنتز می شود.

کاربید سیلیکون به طور فزاینده در صنایع مختلف به عنوان نیمه هادی ، مصالح ساختمانی ، ساینده و نسوز مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال ، استفاده از آن برای ساخت تیغه های توربین و قطعات موتورهای احتراق داخلی باعث افزایش چشمگیر دمای کار در موتورها می شود و ویژگی های آنها را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد: قدرت ، قدرت کششی ، کارآیی ، دوستی با محیط زیست و غیره همچنین سرامیک کاربید سیلیکون از فلدسپات ارزان و شن کوارتز می تواند با موفقیت قطعات را از آلیاژهای حاوی کبالت کمی ، نیکل و کروم که در مهندسی موتور استفاده می شود جایگزین کند.

مشکل اصلی سرامیک های کاربید سیلیکون این است که در فشرده سازی خوب کار می کند ، اما به نقص ساختاری بسیار حساس است و به همین دلیل اغلب دارای استحکام کششی و خمشی کم و همچنین مقاومت در برابر ترک است.

دانشمندان NUST MISIS با تشکیل نانو فیبرهای تقویتی در آن ، با استفاده از فن آوری تولید خود در سنتز دمای بالا ، راهی را برای بهبود توانایی پخت و پز و افزایش استحکام خمشی و مقاومت به شکستگی سرامیک کاربید سیلیکون پیدا کرده اند. سنتز در چندین مرحله انجام شده است. ابتدا ، پودرهای سیلیکون ، کربن ، و همچنین تانتالوم و PTFE در آسیاب سیاره ای مخلوط شده اند ، سپس مخلوط حاصل در یک راکتور سوزانده می شود. نانو الیاف در طی فرآیند احتراق تشکیل شده اند. در آخرین مرحله ، محصول در اجاق گاز خلاء ساخته شده است.

“به لطف تأثیر ترکیب ترکیبی تانتالوم و PTFE ، ما توانستیم ماده ای را با یک ماتریس سیلیکون کاربید تقویت شده با نانوالیاف کاربید سیلیکون تولید کنیم. این نانو فیبرها باعث پخت و پز سرامیک می شوند و از زمان خدمت ، خصوصیات مقاومت در برابر مواد را افزایش می دهند. به عنوان مانعی برای انتشار شکستگیمی گوید نویسنده اصلی ، دکتر Stepan Vorotilo از مرکز SHS در NUST MISIS.

نانوالیاف دما و مدت زمان پخت پخت مورد نیاز را از چند ساعت در دمای 1800 تا 1800 درجه سانتیگراد به 60 دقیقه در دمای 1450 درجه سانتیگراد کاهش دادند.

علاوه بر این ، دانشمندان قصد دارند به منظور افزایش مقاومت و استحکام شکستگی مواد ، کار خود را ادامه دهند. ترکیب ویژگی های مکانیکی خوب و مقرون به صرفه بودن فرایند تولید ، دامنه کاربرد کاربید سیلیکون را به عنوان یک ماده ساختاری و نسوز گسترش می دهد.

منبع: https://en.misis.ru/university/news/science/2020-08/6890/

منبع دانشگاه ملی علم و فناوری MISiS