Первое место в номинации «Химические технологии, инновационные материалы и процессы» на конкурсе, организованном Благотворительным фондом «Система» и Российской академией наук при поддержке Роспатента, занял проект молодых ученых Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН по созданию высокопрочной керамики для защиты скважинного и бурового оборудования, 25 ноября сообщает пресс-служба Томского научного центра СО РАН.
Сотрудники лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля ИФПМ СО РАН Алесь Буяков и Василий Шмаков представили на конкурс проект «Технологический подход к обеспечению высокой трещиностойкости и стойкости к абразивному изнашиванию керамических композитов для применения в качестве защитных корпусных элементов скважинного геофизического и бурового оборудования». Один из участников победившего проекта кандидат физико-математических наук Алесь Буяков рассказал о его сути: «Керамика обладает такими преимуществами, как прочность, износостойкость, устойчивость к высоким температурам. Однако ее недостатками являются хрупкость и низкая трещиностойкость, что сильно ограничивает применение таких материалов в условиях динамических, циклических и ударных нагрузок. Нам пришла идея решить эту проблему не с помощью введения в керамику каких-то упрочняющих компонентов, а путем реорганизации структуры материала сразу на нескольких уровнях, что позволило значительно улучшить его характеристики». Исследователи ИФПМ СО РАН предложили метод формирования двойной композиционной структуры, называемой «композит в композите». Такая структура представляет собой матрицу на основе диборида циркония и карбида кремния, в которую включены отдельные гранулы на основе диборида тантала и карбида кремния. Для получения желаемых свойств такой керамики можно варьировать соотношения компонентов матрицы и включений в следующих размерах: 80/20, 70/30 и 60/40. Второй участник проекта, недавно защитивший кандидатскую диссертацию Василий Шмаков, пояснил, что у керамики с традиционной структурой ее разрушение происходит с образованием и развитием одной магистральной трещины. «В случае, когда речь идет о керамике со структурой „композит в композите“, сжимающие напряжения в матрице будут выступать эффективными преградами на пути распространения трещины, способствуя ее разветвлению и торможению. В результате постоянного деления ей просто-напросто будет недостаточно энергии для того, чтобы дальше развиваться, процесс остановится», — указал Василий Шмаков. Разработанная молодыми учеными лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля ИФПМ СО РАН структура керамики обеспечила этому материалу более чем троекратное увеличение трещиностойкости и существенное улучшение стойкости к изнашиванию с сохранением всех остальных исходных механических характеристик. Такую керамику с успехом применяют для изготовления защитных элементов корпусов оборудования скважин. Кроме уже упоминавшихся улучшенных характеристик по трещиностойкости и износостойкости, а также исходных — химической инертности, твердости и прочности, такая керамика не создает магнитного поля, вызывающего помехи в работе навигационных систем геофизической аппаратуры. glavno.smi.today
Свежие комментарии