Архив рубрики ~Лента новостей~

Ученые выяснили механизмы прочного соединения сплавов меди с металл-керамическим материалом

Ученые выяснили механизмы прочного соединения сплавов меди с металл-керамическим материалом

Схема фазового превращения, вызванного расплавленной медью на поверхности макс-фазы.

Схема фазового превращения, вызванного расплавленной медью на поверхности макс-фазы.

© Zhevnenko et al. / Composite Interfaces, 2025

Ученые выяснили, что материалы на основе титана, алюминия и азота (так называемые макс-фазы), сочетающие свойства металла и керамики, при капиллярном взаимодействии с расплавами меди локально распадаются и впитывают расплав. В результате образуется композиционный материал с повышенной твердостью и износостойкостью. Подобные исследования на других макс-фазах с алюминием показали, что процессы распада имеют одинаковый характер и приводят к формированию структур типа «кермет» — керамических каркасов, пропитанных алюминиевой бронзой. Знания об изученных процессах при контакте расплавов меди с макс-фазами будут полезны при разработке новых материалов и формировании прочных и долговечных металлокерамических соединений, востребованных в электротехнике, авиации и машиностроении. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Composite Interfaces.

В аэрокосмической промышленности, энергетике и машиностроении востребованы материалы, способные выдерживать высокие температуры, давление и механические нагрузки. Такими свойствами обладают макс-фазы — соединения, сочетающие лучшие качества металлов и керамики. Они хорошо проводят тепло и электричество, подобно металлам, при этом отличаются высокой прочностью при нагреве и износостойкостью, как керамики. Однако они пока широко не применяются в производстве из-за того, что нет технологии для надежного соединения макс-фаз с металлами, которые традиционно используются в конструкциях любой техники. Это связано с тем, что до сих пор не до конца изучено, что происходит в месте соприкосновения этих материалов с различными расплавами.

Исследователи из Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (Москва) и Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А.Г. Мержанова РАН (Черноголовка) изучили, как расплавы меди взаимодействуют с макс-фазой на основе титана, алюминия и азота.

Исследователи помещали отполированные пластины макс-фаз в специальную вакуумную камеру и сбрасывали на них капли расплавленной меди при температурах от 1085°C до 1200°C. Процессы капиллярного взаимодействия наблюдали с помощью высокоскоростной камеры и скоростных тепловизионных измерений.

Оказалось, что при контакте с медью стабильная структура макс-фазы начинает разлагаться на твердые частицы нитрида титана, а также атомы алюминия, которые переходят в медный расплав. Это приводит к тому, что объем макс-фазы уменьшается, из-за чего в ней формируются микрополости. Медный расплав активно заполняет их, впитываясь в материал. При этом авторы измеряли скорость поглощения меди и ее зависимость от температуры. Оказалось, что процесс распада и впитывания происходит контролируемо: его можно регулировать с помощью температуры и времени нагрева выше температуры плавления меди.

Получающиеся в результате взаимодействия расплава с макс-фазой материалы оказались гораздо тверже чистой меди. Спаянные расплавом зерна исходной макс-фазы при этом также продемонстрировали повышенную твердость. Это указывает на то, что новый композит потенциально будет более устойчив к износу и деформации, чем обычные металлы, при этом обладать высокой проводимостью и коррозионной стойкостью.

«Мы впервые описали механизм изменения макс-фаз с образованием нового композита при их высокотемпературном взаимодействии с медными расплавами. Понимание этого процесса позволит создавать прочные промежуточные слои при пайке разных по природе материалов, а также синтезировать композиты с высокой прочностью», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сергей Жевненко, доктор физико-математических наук, профессор кафедры физической химии НИТУ МИСИС.

Источник: indicator.ru

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Новости робототехники Мягкая роботизированная рыба сочетает в себе высокоскоростное плавание и трехмерную маневренность. Новости робототехники БИОЛОГ: НЕУМЕРЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАДЖЕТОВ НЕОБРАТИМО МЕНЯЕТ ЛИЧНОСТЬ РЕБЁНКА Новости робототехники Искусственный интеллект в БПЛА: преимущества и риски Новости робототехники Новая система искусственного интеллекта поможет машинам более детально понимать трехмерное пространство. Новости робототехники Ростех показал кобота с «умным» зрением Новости робототехники ДНК-роботы могли бы доставлять лекарства и выслеживать вирусы внутри вашего тела. Новости робототехники Человекоподобные роботы, играющие в футбол, забили важный гол в области робототехники, продемонстрировав высокую координацию движений. Новости робототехники Специалист по робототехнике утверждает, что безопасность человекоподобных роботов должна быть первостепенной задачей. Новости робототехники Приводимый в движение мышечными клетками, тончайший, как бумага, робот плывет по водному лабиринту. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Поселил ИИ‑агента в чёлку макбука: он слушает мой день и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Немой парень впервые признался в любви СИЛОЙ МЫСЛИ — его………… Новости робототехники GM делает ставку на вычислительные технологии и искусственный интеллект, которые, по её мнению, помогут ей конкурировать с китайскими автопроизводителями. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В легендарный Need for Speed: Underground 2 теперь можно поиграть… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ ИИ придумал пистолет, и его напечатали на 3D-принтере Однозарядный пистолет… Новости робототехники Мягкая роботизированная рыба сочетает в себе высокоскоростное плавание и трехмерную маневренность. Новости робототехники БИОЛОГ: НЕУМЕРЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАДЖЕТОВ НЕОБРАТИМО МЕНЯЕТ ЛИЧНОСТЬ РЕБЁНКА Новости робототехники Искусственный интеллект в БПЛА: преимущества и риски Новости робототехники Новая система искусственного интеллекта поможет машинам более детально понимать трехмерное пространство. Новости робототехники Ростех показал кобота с «умным» зрением Новости робототехники ДНК-роботы могли бы доставлять лекарства и выслеживать вирусы внутри вашего тела. Новости робототехники Человекоподобные роботы, играющие в футбол, забили важный гол в области робототехники, продемонстрировав высокую координацию движений. Новости робототехники Специалист по робототехнике утверждает, что безопасность человекоподобных роботов должна быть первостепенной задачей. Новости робототехники Приводимый в движение мышечными клетками, тончайший, как бумага, робот плывет по водному лабиринту. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Поселил ИИ‑агента в чёлку макбука: он слушает мой день и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Немой парень впервые признался в любви СИЛОЙ МЫСЛИ — его………… Новости робототехники GM делает ставку на вычислительные технологии и искусственный интеллект, которые, по её мнению, помогут ей конкурировать с китайскими автопроизводителями. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В легендарный Need for Speed: Underground 2 теперь можно поиграть… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ ИИ придумал пистолет, и его напечатали на 3D-принтере Однозарядный пистолет…