Ученые ТНЦ СО РАН предложили бюджетный способ получения сиалона

Коллектив ученых лаборатории новых металлургических процессов Томского научного центра СО РАН под руководством Константина Болгару получил доступный способ производства дорогостоящего сиалона. Этот стойкий и огнеупорный материал для нужд промышленности предложено 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 ТНЦ СО РАН предлагают новый подход, позволяющий снизить стоимость сиалона в несколько раз. Добиться этого можно за счет использования дешевого сырья и применения энергоэффективного способа получения. Кратко суть технологии можно описать так: сначала проазотировали в режиме горения, потом очистили от лишнего!

– 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 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 был выполнен ряд работ, включающий в себя тщательную подготовку сырья и подбор оптимальных условий синтеза.

Для того чтобы найти их понадобились сотни экспериментов, ведь при подготовке такой реакции необходимо учесть множество параметров – давление, температуру, диаметр, структуру сырья и многое другое.

– Сложность еще заключалась и в том, что процесс СВС невозможно контролировать из-за его скоротечности: продолжительность такой химической реакции горения составляет всего лишь несколько секунд, – поясняет Константин Болгару, зав. лабораторией новых металлургических процессов. – 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.