Впервые получены и исследованы твёрдые растворы (Ti₁₋ₓZrₓ)₃SiC₂ с содержанием циркония x = 0,10 и 0,15 методом вакуумного карбосиликотермического восстановления и последующего горячего прессования.

По результатам механических испытаний установлено, что легирование цирконием приводит к заметному росту как твёрдости от 3,9 ГПа у чистого Ti₃SiC₂ до 6,8 ГПа при x = 0,15, так и изгибной прочности от 314 до 487 МПа при комнатной температуре. Особенно важно, что при увеличении содержания циркония наблюдается смещение порога перехода от хрупкого к пластичному разрушению в область более высоких температур — до 1600 °C. Образец с x = 0,15 сохраняет 311 МПа (64 % от начальной прочности) даже при 1600 °C. Данные образцы демонстрируют высокую термомеханическую стабильность и превосходят классические MAX фазы Ti₃SiC₂ по всему комплексу механических характеристик при температурах свыше 1200 °C.

Применение новых материалов открывает возможности для их использования в качестве конструкционных элементов газотурбинных двигателей (огнеупорные облицовки камер сгорания, лопатки, направляющие аппараты и т. д.), где требуется сочетание жаропрочности, термостойкости и долговечности.

Впервые показано, что легирование MAX фаз Ti₃SiC₂ цирконием позволяет заметно повысить предел рабочих температур и сохранить механические свойства в экстремальных условиях. Это открывает путь к созданию новых поколений высокотемпературных керамических материалов для энергетики, транспорта, аэрокосмической промышленности.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Alloys and Compounds.