Этот стойкий и огнеупорный материал для нужд промышленности исследователи предлагают производить из такого дешевого сырья, как отходы производства ферросплавов. Полученные результаты представлены в высокорейтинговом журнале Ceramics International.
В среднем цена одного килограмма сиалона сейчас составляет несколько десятков тысяч рублей. Высокая стоимость этого материала обусловлена дороговизной сырья и сложностью технологий его получения. Но даже это не влияет на его востребованность в мире. Исследователи из лаборатории новых металлургических процессов Томского научного центра СО РАН предлагают новый подход, позволяющий снизить стоимость сиалона в несколько раз. Добиться этого можно, используя дешевое сырье и применяя энергоэффективный способ получения.
«Прежде всего, в качестве сырья выступают недорогие отходы производства ферросплавов, которые содержат железо и нитридообразующие элементы, необходимые для получения сиалона, — рассказывает младший научный сотрудник Антон Андреевич Регер. — Затем выполняется реакция СВС-синтеза (самораспространяющегося высокотемпературного синтеза), который является одним из самых энергоэффективных и экономически выгодных способов получения различных материалов. Для ее проведения мы тщательно подготовили сырье и подобрали оптимальные условия синтеза».
Для этого понадобились сотни экспериментов, ведь при подготовке такой реакции необходимо учесть множество параметров – давление, температуру, диаметр, структуру сырья и многое другое.
«Сложность заключалась еще и в том, что процесс СВС невозможно контролировать из-за его скоротечности: продолжительность такой химической реакции горения составляет всего лишь несколько секунд, — поясняет заведующий лабораторией новых металлургических процессов кандидат технических наук Константин Александрович Болгару. – После завершения СВС-синтеза необходимо очистить, «отмыть» получившийся материал от побочного продукта — примесей железа. В результате получается ценный дорогостоящий продукт — чистый наноразмерный порошок».
Перспективную тему ученые планируют развивать по двум направлениям: совершенствовать технологию и увеличивать объемы получаемого материала для его дальнейшего промышленного внедрения, а также вести фундаментальные исследования по внедрению различных добавок, в том числе редкоземельных элементов, в структуру сиалона, что позволит получать материалы с новыми свойствами.
Пресс-служба ТНЦ СО РАН
