Разработан способ прогнозирования свойств керамических композитов

Специалисты МГТУ «СТАНКИН» применили новый подход к прогнозированию свойств керамической системы TiB2-TiC-Al2O3 на основе планирования эксперимента и математического моделирования. Использование такого подхода позволило авторам построить математические модели и значительно сократить количество натурных опытов, необходимых для определения таких ключевых характеристик, как твердость по Виккерсу и трещиностойкость.

В ходе работы исследователи изучили 10 различных композиционных материалов системы TiB2-TiC-Al2O3, спеченных методом искрового плазменного спекания под давлением 80 МПа и температуре 1700 °C. С помощью программного обеспечения были получены регрессионные модели, описывающие зависимость каждого свойства от состава смеси. На основе этих моделей авторы построили контурные графики в симплекс-координатах, визуализирующие прогнозируемые значения.

После наложения графиков исследователи определили прогнозируемую область составов, обеспечивающую повышенные механические свойства: твердость по Виккерсу более 18 ГПа и трещиностойкость свыше 7 МПа·м½.

По словам ученых, представленный подход демонстрирует, что планирование эксперимента смесей является эффективным инструментом для определения перспективных составов композиционных материалов с учетом их механических свойств, позволяя значительно сократить объем ресурсоемких экспериментов. Полученные результаты могут быть использованы в тех областях, где необходимы материалы с требуемыми свойствами, например, машиностроение, автомобильная промышленность, авиастроение, оборонная промышленность, и т.д.

Исследование выполнялось в лаборатории искрового плазменного спекания МГТУ «СТАНКИН» при поддержке Российского научного фонда.

Источник: Пресс -служба МГТУ «СТАНКИН»