Сотрудники лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля Института физики прочности и материаловедения СО РАН исследовали стойкость к абразивному изнашиванию керамических композитов ZrB₂-SiC-TaB₂ со структурой типа «композит в композите».

В результате проведённого комплекса исследований было показано, что образцы керамических материалов со структурой типа «композит в композите» обладают большей стойкостью к абразивному изнашиванию по сравнению с композитами, полученными традиционной технологией добавления однофазных включений в однофазной матрице. На поверхности исследованных композитов отсутствуют борозды и канавки, характерные для абразивного воздействия на материал.

Установлено, что процесс изнашивания традиционных композитов характеризуется подповерхностным растрескиванием и отделением фрагментов материала, в то время как абразивное изнашивание керамики обладающей «двойной» композиционной структурой с высоким содержанием включений происходит путем «эрозии» матрицы на границе раздела с композиционными включениями с последующим удалением включений.

Материалы со структурой типа «композит в композите» имели более высокую остаточную прочность по сравнению с керамикой с гомогенным распределением компонентов. Установлено, что различие в характере абразивного изнашивания компонентов в значительной степени связано с распределением остаточных напряжений, связанных с различием коэффициентов теплового расширения компонентов.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0009.

Результаты работы опубликованы в журнале Ceramics Intrenational.

Источник: ИФПМ СО РАН.