B4C–TiB2 — это керамика, которая сочетает прочность с электропроводностью и защитой от электромагнитных помех. Благодаря этому она перспективна для разных областей, но есть проблема: сложные детали из нее трудно изготовить целиком, поэтому важно научиться надежно соединять такие материалы.

Китайские ученые из Аньхойского технологического университета под руководством профессора Сунлиня Жаня нашли способ. Они использовали искровое плазменное спекание (SPS) с прослойкой из титановой фольги. Оказалось, что при нагреве от 1000 до 1400 °C титан вступает в реакцию с керамикой, образуя новые фазы — TiB2, TiC и TiB. Чем выше температура, тем толще реакционный слой: от 3,26 мкм при 1000 °C до 13,78 мкм при 1300 °C.

Искровое плазменное спекание (SPS) — метод, где порошок или детали спекаются под давлением с помощью импульсного тока. Ток создает микродуги между частицами, ускоряя диффузию без перегрева.

Результаты опубликованы в издании Journal of Advanced Ceramics.

Прочность соединения росла с температурой и достигла максимума 72 МПа при 1300 °C, но при 1400 °C упала до 53 МПа из-за избыточного роста хрупких фаз. При оптимальных условиях трещина шла через всю структуру — керамику, реакционный слой и остатки титана, — что доказывает хорошее сцепление.

Что дальше? Нужно изучить, как ведет себя материал при импульсном токе, подобрать лучшие прослойки и разобраться в механизме разрушения.

Этот метод позволит создавать крупные или сложные детали для:

• Электроники — корпуса микросхем с защитой от помех.
• Авиакосмоса — износостойкие элементы двигателей.
• Энергетики — компоненты для высокотемпературных реакторов.

Исследование не учитывает циклические нагрузки и термоудар, которые критичны в реальных условиях. Также неясно, как повлияют на соединение примеси в промышленном титане.

Ранее ученые нашли новую уязвимость в гаджетах.