Изготовление сложных деталей с микроканалами из сверхвысокотемпературной керамики ZrB2–MoSi2 методом фриз-кастинга и бездавленой искровой плазменной спекания

Предложен новый подход к изготовлению сложных деталей из сверхвысокотемпературной керамики (UHTC), сочетающий фриз-кастинг (freeze casting) и бездавленную искровую плазменную спекание (SPS). При использовании добавки для спекания MoSi2 (15 об.% и более) эта комбинация обеспечивает получение полностью плотных деталей на основе ZrB2 при 1900 °C. Изготовление образцов сложной формы, включающих запутанную сеть внутренних микроканалов, осуществимо с применением аддитивных технологий для производства шаблонов внешней силиконовой формы и внутренней сети микроканалов, используемых в процессе фриз-кастинга. Хотя дефекты могут возникать либо при сушке замораживанием из‑за термических напряжений, обусловленных несоответствием расширения между внутренним смоляным шаблоном и керамической заготовкой, либо в ходе отжига смолы или циклов SPS, полученные образцы продемонстрировали полностью плотную микроструктуру и твердость, сопоставимую с объемным материалом (17 ± 1 ГПа). Таким образом, предложенный подход перспективен для производства произвольно сложных деталей UHTC, которые могут найти применение в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, авиационную и сферы производства и хранения энергии.