Секрет прочности: учёные представили усовершенствованный композит для аэрокосмической отрасли

Устойчивостью к высоким температурам, давлению и нагрузкам обладают макс-фазы — соединения, сочетающие прочность керамики и теплопроводность металлов. Однако пока не разработана надежная технология соединения макс-фаз с металлами. До сих пор не до конца изучены процессы, происходящие в месте соприкосновения материалов с различными расплавами.

Исследователи НИТУ МИСИС и Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН выяснили, как расплав меди взаимодействует с макс-фазой на основе титана, алюминия и азота. Ученые поместили отполированные пластины макс-фаз в вакуумную камеру, нанесли на них капли расплавленной меди при температурах 1085–1200 °C и зафиксировали результаты с помощью высокоскоростной съёмки и тепловизионных измерений. Выяснилось, что при контакте с медью макс-фаза распадается на твёрдые частицы нитрида титана, а атомы алюминия переходят в медный расплав. В результате объём материала уменьшается, образуются микрополости, которые заполняются медью. Также выяснилось, что процесс распада и пропитывания можно контролировать, изменяя температуру и время нагрева выше точки плавления меди.

«Мы впервые описали механизм изменения макс-фаз при их высокотемпературном взаимодействии с медными расплавами, когда в результате образуется новый композит. Понимание этого процесса позволит создавать прочные промежуточные слои при пайке разных по природе материалов, а также синтезировать композиты с высокой прочностью», — сказал д.ф.-м.н. Сергей Жевненко, профессор кафедры физической химии НИТУ МИСИС.