Химия и науки о материалах
2 мин.

Ученые впервые получили высокоэнтропийный карбид в атмосферной плазме

Установка для получения карбидов методом безвакуумного электродугового синтеза

Установка для получения карбидов методом безвакуумного электродугового синтеза

ТПУ

Ученые Томского политехнического университета синтезировали высокоэнтропийный карбид, состоящий из пяти различных металлов, с помощью безвакуумного электродугового метода. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Engineering Physics and Thermophysics.

Высокоэнтропийные карбиды — это новый класс материалов, в состав которых входят одновременно четыре-пять и более различных металлов и углерод. Их главная особенность заключается в способности выдерживать высокие температуры и плотности потоков энергии. Комбинируя в составе разные элементы, можно добиться необходимого сочетания свойств (температура плавления, температура окисления, удельный вес и другие).

«Высокоэнтропийные материалы называются так из-за относительно высокой степени беспорядка в кристаллической решетке, поскольку атом каждого химического элемента в них имеет определенный размер. Это вызывает структурные искажения, и это может положительно сказаться на свойствах материала», — поясняет научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Экоэнергетика 4.0» ТПУ Александр Пак.

Ученым ТПУ удалось синтезировать высокоэнтропийный карбид, состоящий из титана, циркония, ниобия, гафния, тантала, а также углерода. Получить карбид удалось с помощью безвакуумного электродугового метода синтеза. Для реакции синтеза нужны высокие температуры, чтобы каждый исходный компонент, взаимодействуя с углеродом, соединялся в единую кубическую решетку и образовал ультратугоплавкий карбид. Для этого ученые используют электродуговую атмосферную плазму.

«Мы стали первыми, кто смог получить высокоэнтропийный карбид методом безвакуумного электродугового синтеза. Это большая редкость и удача для нас — синтезировать материал, который был открыт совсем недавно, и сделать это собственным методом, на создаваемых в нашей научной группе дуговых реакторах. Мы планируем оптимизировать процесс синтеза для получения более чистого материала без примесей, снизить энергоемкость, а также исследовать свойства материала и синтезировать высокоэнтропийные карбиды другого химического состава», — добавляет Александр Пак.

Исследования проходят совместно со специалистами Института тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси. Ученые подали заявку на патент (способ получения высокоэнтропийного карбида TiZrNbHfTaC5).