Когда говорят о высокой теплопроводности, многие сразу представляют медные радиаторы, но в защитных конструкциях это свойство должно работать иначе - рассеивать энергию удара за счет микродеформаций. Мы в ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии через серию пробных партий пришли к выводу, что алюминиевые матрицы с керамическими включениями дают тот самый баланс между отводом тепла и поглощением удара.
Раньше считалось, что главное в защитных материалах - твердость. Но практика показала: монолитная керамика толщиной 20 мм выдерживает прямой выстрел, но трескается от повторных вибраций. Именно тогда мы начали эксперименты с многослойными структурами, где каждый слой выполняет свою функцию.
Наш технолог как-то принес образец с асимметричным расположением волокон - казалось бы, нарушение всех стандартов. Но при испытаниях на баллистическом стенде этот образец показал на 17% лучшее поглощение энергии по сравнению с симметричными аналогами. Такие находки и легли в основу нашей серии керамических панелей.
Сейчас на https://www.xinkexin.ru можно увидеть три линейки защитных материалов, но мало кто знает, что первоначально их было восемь. Пять пришлось снять после полевых испытаний в карьерах - где-то не выдержали циклических температурных перепадов, где-то оказались слишком чувствительны к абразивному износу.
При тестировании в печах с температурой 1300°C выяснился парадокс: некоторые образцы с заявленной высокой теплопроводностью начинали локально перегреваться. Оказалось, важна не просто способность проводить тепло, а именно градиент температурного поля. Это как раз область наших текущих исследований.
В прошлом месяце отгрузили партию огнеупорных плит для сталелитейного комбината - там критична именно скорость отвода тепла от поверхности. По факту эксплуатации получили обратную связь: при резких температурных скачках в 800-1000°C наши материалы держатся на 2-3 цикла дольше аналогов. Не идеально, но прогресс есть.
Интересный момент: при разработке композитных керамических изделий мы изначально делали ставку на оксид алюминия, но в производственных условиях лучше показала себя комбинация карбида кремния с добавлением нитрида бора. Правда, пришлось полностью перестраивать линию прессования.
Для дробильного комплекса в Красноярске делали футеровку с акцентом на стойкость к ударным нагрузкам. После полугода эксплуатации заказчик прислал фото: на поверхности видны вмятины, но нет сколов. Это как раз тот случай, когда материал 'подстроился' под характер воздействия.
А вот с лопастями для вентиляторов в цементных печах вышла осечка - расчетные нагрузки были верны, но не учли эффект абразивного износа в сочетании с ударами. Пришлось экстренно менять состав покрытия, добавлять пластификаторы. Теперь это отражено в технических рекомендациях на сайте xinkexin.ru.
Заметил закономерность: многие клиенты требуют максимальные значения по всем параметрам сразу. Но на практике часто приходится искать компромисс - где-то можно пожертвовать частью теплопроводности ради увеличения ударной вязкости. Об этом мы всегда предупреждаем при подборе конфигурации.
Наше производство специальных керамических изделий изначально было ориентировано на традиционные методы прессования. Но для достижения нужных показателей по теплопроводности пришлось внедрять газостатические прессы - оборудование дорогое, но дает равномерность плотности, которую нельзя достичь иначе.
С огнеупорными материалами вообще отдельная история - здесь важна не только начальная стойкость, но и поведение при длительном нагреве. Наши последние разработки по легированию оксидными системами позволяют сохранять защитные свойства даже после термического 'старения'.
Коллеги из исследовательского отдела недавно показали интересные результаты по направленной кристаллизации в керамических матрицах. Если упрощенно - получается структура, которая по-разному проводит тепло вдоль и поперек волокон. Для некоторых применений это может стать ключевым преимуществом.
Сейчас вижу тенденцию к комбинированию керамических и металлических слоев в единых панелях. Но технологически это сложно - разные коэффициенты теплового расширения дают о себе знать при циклических нагрузках. Наш подход - создание переходных зон с градиентным изменением свойств.
В новых разработках стараемся учитывать не только механические и тепловые характеристики, но и вопросы ремонтопригодности. Например, для горнодобывающего оборудования важна возможность локального восстановления защитного покрытия без замены всей конструкции.
Если говорить о будущем, то наиболее перспективными считаю материалы с программируемыми свойствами - когда можно задавать зоны с разной теплопроводностью и ударной стойкостью в пределах одного изделия. Над этим мы как раз работаем в рамках новых исследовательских программ.
