Сотрудники Института физики прочности и материаловедения СО РАН и Томского государственного университета методом быстрого спекания при температуре 1350 °С в течение 20 минут получили плотный керамоматричный композит WC/Y-TZP-Al₂O₃ с диспергированными частицами стали Гадфильда.

В качестве компонента порошковой смеси наряду с порошками WC и стали Гадфильда использованы порошки плазменного пиролиза Y-TZP-Al₂O₃, что позволило в синтезированном композите получить гетерофазную микроструктуру, состоящую из агломератов WC, эвтектических сфер ZrO₂/Al₂O₃ и заэвтектических зёрен ZrO₂ + Al₂O₃ с фазами t - ZrO₂, α - и γ - Al₂O₃. В композите также были обнаружены небольшие количества фаз Al₂(WO₄)₃ и MnFe₂O₄.

Твёрдость и вязкость разрушения К_1С составила 13,7±0,3 ГПа и 7,4±0,4 МПа·м^1/2, соответственно. Высокая вязкость разрушения достигнута за счет эффективного действующей комбинации механизмов повышения вязкости за счёт сложной внутренней структуры и наличия пластичных частиц стали Гадфильда в керамической матрице WC/Y-TZP-Al₂O₃.

Возможные применения рассмотренных выше композитов могут быть связаны с их высокими трибологическими характеристиками, потому что помимо высоких механических свойств такие материалы в своём составе имеют те химические элементы и соединения, которые должны способствовать их повышенной трибохимической адаптации с образованием антифрикционных соединений тройных оксидов в системе Fe-W-O.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, темы номер FWRW-2021-0006 и FWRW-2024-0001. Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International (Q1, Impact factor 5.2).

Источник: ИФПМ СО РАН.