В России создан материал с самой высокой температурой плавления в мире

В России создан материал с самой высокой температурой плавления в мире

Фото: Penza.freski Отечественные ученые делают важный шаг вперед в решении вопросов аэродинамики Группа ученых НИТУ «МИСиС» разработала керамический материал с самой высокой температурой плавления среди всех известных на данный момент соединений.

Благодаря уникальному сочетанию физических, механических и термических свойств, материал перспективен для использования в наиболее теплонагруженных узлах летательных аппаратов – носовых обтекателях, воздушно-реактивных двигателях и острых передних кромках крыльев, работающих при температурах выше 2000 °С.

Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International. Активное развитие аэрокосмической отрасли предъявляет все более серьезные требования к летательным аппаратам: они должны быть быстрыми, износостойкими, должны снижаться затраты на производство и обслуживание.

Многие ведущее космические агентства (НАСА, ЕКА (Европа), а также агентства Японии, Китая и Индии) ведут активную разработку таких летательных аппаратов многоразового пользования – воздушно-космических самолетов (ВКС), применение которых позволит существенно снизить стоимость доставки людей и грузов на орбиту, а также сократить временные интервалы между полетами.

«В настоящее время достигнуты значительные результаты в разработке подобных аппаратов.

Например, уменьшение радиуса скругления острых передних кромок крыльев до нескольких сантиметров приводит к значительному увеличению подъёмной силы и маневренности, а также уменьшает аэродинамическое сопротивление.

Однако при выходе из атмосферы и повторном входе, на поверхности крыльев ВКС могут наблюдаться температуры порядка 2000 °С, а на самом краю – 4000 °С.

Поэтому, когда речь заходит о подобных летательных аппаратах, возникает вопрос, связанный с созданием и разработкой новых материалов, способных работать при столь высоких температурах», – комментирует директор научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Дмитрий Московских В ходе последних разработок задачей ученых Центра был создан материал с рекордно высокой температурой плавления и высокими механическими свойствами.

В качестве кандидата была выбрана тройная система гафний-углерод-азот, карбонитрид гафния (Hf-C-N), так как ранее учеными из университета Брауна (США) методом молекулярной динамики было предсказано, что карбонитрид гафния будет обладать высокой теплопроводностью и стойкостью к окислению, а также самой высокой температурой плавления среди всех известных соединений (примерно 4200 °С).

При помощи метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ученым НИТУ «МИСиС» удалось получить материал HfC0.

5N0.35,(карбонитрид гафния) близкий к теоретическому составу, с высокой твердостью 21.

3 ГПа, которая не уступает другим новым перспективным материалам, таким как ZrB2/SiC (диборид циркония-карбид кремния) (20.

9 ГПа) и HfB2/SiC/TaSi2(диборид гафния-карбид кремния-диселенид тантала) (18.1 ГПа). «Трудно измерить температуру плавления материала, когда она превышает 4000 °С, – комментирует аспирант Вероника Буйневич, тема исследования которой «Получение сверхвысокотемпературной керамики на основе карбонитрида гафния для эксплуатации в экстремальных условиях».

– Поэтому нами было принято решение сравнить температуры плавления синтезированного соединения и исходного «рекордсмена» – карбида гафния.

Для этого мы размещали спрессованные образцы HfCи HfCNна графитовой пластине, имеющей форму гантели, сверху накрывали аналогичной пластиной, чтобы избежать тепловых потерь» Полученный «сэндвич» ученые подключали к мощному аккумулятору при помощи молибденовых электродов.

Все испытания проводили в глубоком вакууме.

Так как сечение у графитовых пластин разное, то максимальная температура была достигнута в самой узкой ее части. Результаты одновременного нагрева нового материала, карбонитрида и карбида гафния показали, что карбонитрид обладает более высокой температурой плавления, чем карбид гафния.

Однако на данный момент конкретную температуру плавления нового материала выше 4000 °С определить не удалось – очень трудно имитировать такие температурные нагрузки в лабораторных условиях.

В дальнейшем коллектив планирует провести эксперименты по измерению температуры плавления методом высокотемпературной пирометрии при плавлении лазером или электрическим сопротивлением.

Также планируется изучить «работоспособность» полученного карбонитрида гафния в гиперзвуковых условиях, что будет актуальным для дальнейшего применения в аэрокосмической промышленности.

Категория: Hi-Tech. Источник: narzur.ru.

 

Олимпийский комитет не исключает отмену игр в Токио из-за коронавируса В Олимпийском комитете (МОК) не исключают возможность отмены Олимпийских игр в Токио, если только не будет доказано, что коронавирус находится под ко...

Мотоциклист без прав врезался в ограждение и погиб на Алтае Смертельное ДТП с участием мотоциклиста было зафиксировано 8 мая на Чуйском тракте. По данным МВД по Республике Алтай, мотоциклист при движении в рай...

В Астрахани иномарка после ДТП отлетела в пешехода Участниками аварии стали два автомобиля KIA, которые не поделили дорогу на улице Яблочкова в Астрахани. По данным МВД по региону, два автомобиля стол...

СК установил всех участников убийства экс-спецназовца ГРУ, проведены обыски, задержаны двое (ВИДЕО допроса). Похороны пройдут 6 июня Двое из нападавших уже задержаны по адресам их временного проживания в Москве, а другие участники происшествия установлены. Всего в драке, по данным ...

Убийцы бойца спецназа ГРУ, зарезавшие его у "БирХауса", бежали в Армению. Следствие уверено, что они будут выданы. Двое уже задержаны По некоторым данным, один из преступников задержан, однако официально в СК это не подтвердили. Установлено, что к убийству причастен сотрудник или вл...

IMOU Cue 2: незаметный защитник жилища Внутренние системы видеонаблюдения уже не те, что раньше. Лет 5 назад пользователю было достаточно видеть данные с камеры слежения, а сейчас нужны фу...

«Русский Fallout» на импортных устройствах. Состоялся релиз мобильной версии ATOM RPG ATOM RPG пользуется в народе неофициальным названием «русский Fallout» — и не просто так. Игра полнится культурными отсылками ко всему советско-росси...

В Раде одобрили новый сбор с авиапассажиров Верховная Рада предварительно одобрила введение государственного сбора за каждого пассажира, который улетает из аэропортов Украины. За соответствующи...

В Минфине придумали, как изменить работу таможни Работа таможенных органов будет улучшаться благодаря изменениям в трех основных направлениях, разработанным министерством финансов. Об этом в среду, ...

McDonald’s откроет в России заведения с повышенными мерами безопасности В них будут разведенные потоки для курьеров и гостей, киоски самообслуживания, пронумерованные столы и средства дезинфекции. Так компания планирует б...

«Рынок удобрений меняется, но не совсем из-за коронавируса» Гендиректор «Уралхима» Сергей Момцемлидзе – о том, как компания заранее готовилась к пандемии и чему мешает консерватизм российских фермеров...

Маховик времени: как Мария Кожевникова, Анастасия Кочеткова, Ксения Собчак гуляли на светских премиях Маховик времени: как Мария Кожевникова, Анастасия Кочеткова, Ксения Собчак гуляли на светских премиях Открытия бутиков и ресторанов, презентации новы...