Как новый керамический материал сможет изменить атомную отрасль

Пресс-служба Национального исследовательского технологического университета МИСИС рассказала о разработке новых керамических материалов, которые отличаются высокой прочностью и стойкостью к окислению. Эти инновации открывают новые возможности для применения в традиционно сложных условиях атомной энергетики.

«Улучшенные материалы могут выдерживать экстремальные температуры, и они перспективны для использования в износостойких компонентах, таких как турбины и выхлопные системы, где термическая стабильность особенно важна»,

Новый материал, который разработали российские ученые, относится к высокоэнтропийным карбонитридам. Это керамические соединения с уникальной структурой, содержащие значительное количество углерода, азота и других рассеивающихся элементов. Их основные преимущества включают высокую стойкость к механическим воздействиям, а также устойчивость к химическим воздействиям, радиации и окислению.

Характеристики этих высокоэнтропийных карбонитридов зависят от типа и количества примесей в их составе. Ученые НИТУ МИСИС исследовали влияние добавок циркония и титана на свойства керамических материалов, основанных на карбонитридах гафния, тантала и ниобия.

«Добавки уплотняют оксидный слой, который образуется в результате окисления, что усиливает его защитные свойства и уменьшает количество дефектов. Плотная структура препятствует проникновению кислорода, тем самым предотвращая дальнейшее окисление»,

Исследования показали, что добавление титана и циркония в состав керамики изменяет температурный порог начала окислительного процесса с 1005°С до 1240°С. Кроме того, на 83% уменьшается удельный прирост массы, связанный с поглощением кислорода.

Эти достижения могут значительно продлить срок службы деталей из нового керамического материала, что особенно важно для работы в крайне агрессивных средах, таких как атомные реакторы.