В Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») получили новый тугоплавкий композит для применения в аэрокосмической отрасли. Учёные утверждают, что им удалось одновременно повысить температуру плавления, теплопроводность, окислительную стойкость и снизить плотность материала, а также энергозатраты при производстве. Результаты данного исследования уже опубликованы в журнале Ceramics International. Исследования проводились в рамках гранта РНФ № 19-79-10280.
Когда ракетно-космическая техника проходит сквозь атмосферу Земли, некоторые её узлы должны выдерживать интенсивные нагрузки при температурах свыше 2000 °С. Для таких деталей применяют теплозащитные покрытия из композитных материалов, заявляют учёные. Кроме термического воздействия материалам также нужно противостоять интенсивному окислению. Поэтому наиболее распространены углерод-углеродные композитные материалы, которые при температуре больше 1600 °С окисляются неконтролируемо, поскольку активное поступление кислорода и образование газообразных продуктов реакции приводит к полному выгоранию покрытия. Группа учёных из лаборатории «Конструкционные керамические материалы» НИТУ «МИСиС» разработала новый композиционный материал на основе карбонитрида гафния, устойчивый к высокой температуре и окислению.
Дмитрий Московских
Руководитель лаборатории «Конструкционные керамические материалы»НИТУ «МИСиС»
«Предложенный нами композит обладает не только высокой окислительной стойкостью при температурах выше 2000 °С, но и высокими механическими и теплофизическими свойствами. Добавка карбида кремния повысила окислительную стойкость и снизила плотность почти вдвое без падения механических свойств».
Материал может применяться при изготовлении ответственных узлов ракетно-космической и другой перспективной техники, по словам руководителя лаборатории «Конструкционные керамические материалы» НИТУ «МИСиС» Дмитрия Московских. Части конструкций, сделанные из нового композитного материала, обеспечат теплозащиту в точках полного торможения потока и испытывающих наибольшую тепловую нагрузку. Карбонитрид гафния синтезировался за счет горения смеси гафния с углеродом в атмосфере азота. После этого было применено искровое плазменное спекание для объёмного материала. Данный способ простой, быстрый и энергоэффективный, а также пригоден для промышленного производства.
Исследователи рассчитывают на следующим этапе отработать технологию изготовления из нового композита элементов различных конструкций, которые можно будет эксплуатировать в высокоскоростных газовых потоках.
