Научный коллектив кафедры "Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы" Самарского политеха уже несколько лет трудится над улучшением свойств материалов в соответствии с запросами современной техники. Одно из направлений работы ученых — создание новых энергосберегающих технологий получения прочных и пластичных керамико-металлических композитов (керметов).

Перспективный способ производства керметов синтезом горения и металлотермии предложила команда в составе заведующего кафедрой Александра Амосова, доцента Евгения Латухина, научного сотрудника Эмиля Умерова и аспиранта Егора Каракича. На разработку получен патент № 2864432.

Известные сегодня способы создания композитов трудоемки, энергозатратны и требуют применения сложного оборудования, например, реактора, центрифуги, двухкамерного тигля. Политеховцы же предложили энергонезависимую технологию, в которой совмещены два высокотемпературных процесса: самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) и металлотермия. Так, керметы образуются путем самопроизвольной инфильтрации (пропитывания) металлического расплава в тугоплавкий керамический каркас без приложения внешнего давления, без использования специального оснащения и дополнительных источников энергии.

Технология работает следующим образом. Сначала подготавливают СВС-шихту (исходную смесь порошков) и в спрессованном виде помещают ее в углублении, приготовленном в керамическом порошке или графите. Затем готовят металлотермическую смесь, насыпают сверху на спрессованную СВС-шихту и поджигают ее. Происходит термитная реакция, в результате которой образуется жидкий термитный металл. Попадая на частицы СВС-шихты, он запускает реакцию горения, формирующую пористую керамику и одновременно пропитывающую керамический каркас поступающим снаружи жидким металлом. При этом расплав металла самопроизвольно пропитывается в поры каркаса. Через 30–40 секунд пропитанная металлом керамика остывает, металл затвердевает, образуя, таким образом, кермет.

"Наша технология отличается высокой энергоэффективностью и простотой реализацией. Ее новизна — в отказе от закрытых реакторов и принудительной инфильтрации, — рассказывает Евгений Латухин. — Благодаря тому, что термитная смесь размещается непосредственно на поверхности спрессованной СВС-шихты, мы можем запустить реакцию горения в шихте за счет тепла и массы проникающего расплава металла, минуя стадию раздельного нагрева компонентов. Пропитка происходит открыто, самотеком, под действием гравитации и капиллярных сил, что упрощает технологическую цепочку. Вместо специального оборудования мы используем простую основу из речного песка, в котором формируется углубление для размещения СВС-шихты и термитной смеси, а весь процесс реализуется на открытом воздухе".

Способ политеховцев позволяет получать изделия с содержанием тугоплавкой керамической фазы в широком диапазоне (40–80%) без использования внешних источников энергии, что критически снижает себестоимость и сокращает производственный цикл с часов до секунд, а также повышает такие физико-механические свойства керметов как прочность, твердость, износостойкость, ударная вязкость, электропроводность.