Российские материаловеды разработали простой и экономичный метод синтеза нанокарбидов, высокопрочных наноструктур из атомов углерода и металлов, которые можно использовать в качестве основы для износостойких покрытий для элементов нефтегазовых установок, лопаток турбин и режущих инструментов. Об этом сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.

«Разработанная технология кальциетермического восстановления смеси оксидов в присутствии углерода является наиболее подходящим и простым подходом, позволяющим получать различные моно- и многокомпонентные карбидные порошки тугоплавких металлов. Также такая технология позволяет варьировать размер частиц от 50 до 1,5 тыс. нанометров», – пояснил ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС Сергей Володько, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Разработанная исследователями методика позволит значительно удешевить производство износостойких покрытий, основой для которых служат наночастицы из карбидов гафния, тантала, титана, циркония и ниобия. Эти наноструктуры сопротивляются действию механических нагрузок и высоких температур еще сильнее, чем обычные карбиды этих же переходных металлов, и при этом их можно встраивать в различные композиты и «чернила» для трехмерной печати.

Ученые в России обнаружили, что подобные наночастицы можно достаточно быстро и просто получать при относительно низких температурах, составляющих около 1100–1300 градусов Цельсия. Для этого достаточно подготовить смесь из частиц оксидов переходных металлов, а также гидрида кальция и углерода и нагреть ее, в результате чего реакции между этими веществами приведут к появлению наночастиц карбидов, причем размерами частиц можно гибко управлять в процессе их синтеза.

Возникающий в результате этих реакций порошок из нанокарбидов можно использовать как для создания различных защитных покрытий, так и для производства сверхпрочной керамики путем искрового плазменного спекания этих наноструктур. По словам исследователей, полученная ими керамика продемонстрировала высокую твердость и способность материала сопротивляться развитию трещин при высоких нагрузках и термических воздействиях.

«Данные нанокарбиды также могут использоваться в качестве катализаторов, армирующих элементов для режущих инструментов и абразивных материалов, где размер частиц существенно влияет на целевые свойства. Также величина размера частиц тугоплавких карбидов может существенно влиять на радиационную стойкость, что важно при создании конструкционных элементов ядерных реакторов», – подытожил директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС Дмитрий Московских, чьи слова приводит пресс-служба вуза.