Керамика бросила вызов огню: странный апгрейд металла меняет будущее турбин

При слове "керамика" чаще всего представляется кружка на кухне или сковородка с антипригарным покрытием. В лучшем случае — тормозные диски спорткара. Но уж точно не деталь сверхзвукового самолёта. И всё-таки именно туда замахнулись российские учёные: команда Института металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН и Института химии ФИЦ "Коми научный центр УрО РАН" создала керамику, которая не боится ни жара, ни ударов, сообщает портал РАН.

MAX-фазы против законов природы

В научном мире есть особый гибрид — MAX-фазы, соединяющие прочность металла и жаростойкость керамики. Казалось бы, идеальный брак, но и у него был потолок: при 1200 °C материал начинал "плыть", теряя форму. Теоретически давно предсказывали, что цирконий может поднять этот порог, но на практике такие опыты оборачивались провалом. Теперь же исследователи нашли ключ: вместо привычных порошков они взяли оксиды титана и циркония, смешали с кремнием и карбидом кремния, а затем спекли всё под давлением.

Когда температура выше стали

Получившийся материал с добавкой циркония превзошёл ожидания. Его твёрдость выросла почти вдвое, а предел прочности поднялся с 314 до 487 МПа. Но главное — температура перехода от хрупкого к пластическому режиму сдвинулась до 1600 °C. Для сравнения: это выше температуры плавления большинства сталей. Даже при такой жаре новая керамика сохраняла две трети своей прочности. По словам ведущего сотрудника Елены Истоминой, такой результат открывает дорогу к целому новому классу материалов.

Турбина скажет спасибо

Для авиации, энергетики и даже космоса это открытие звучит как музыка: чем жарче может работать турбина, тем эффективнее двигатель и экономнее расход топлива. Металлы в таких условиях требуют сложного охлаждения, а обычная керамика крошится. Новый материал обещает устранить обе беды сразу. Конечно, впереди испытания на окисление, циклы нагрева и охлаждения, да и производить его массово ещё предстоит научиться. Но уже сейчас ясно: кружки и сковородки — это прошлое, а будущее керамики может оказаться на крыле сверхзвукового лайнера.