В России создали самый тугоплавкий материал в мире

Материал получен в лаборатории Московского института стали и сплавов (МИСиС), и его непревзойдённые огнеупорные свойства подтверждает виртуальное испытание в виде компьютерного моделирования.

Заметка об этом научном прорыве опубликована в профессиональном издании Ceramics International.

Есть рекорд!

Московские учёные смогли получить материал, считающийся, на данный момент, самым огнеупорным в мире. 4200 °С — такую температуру способно выдержать новое керамическое вещество карбонитрид гафния, и это абсолютный рекорд.

Исследователи намерены повторить опыт в реальных условиях и определить точнее, при какой же температуре материал начнёт плавиться. Эксперимент будет проведён, когда отступит пандемия и будут сняты ограничительные меры.

До этого момента самым твёрдым и устойчивым к плавлению материалом был признан карбид тантала-гафния. Температура его плавления 3990°С.

Идея и ход эксперимента

В 2015 году американские учёные провели ряд компьютерных исследований и выдвинули гипотезу, что если создать композитное соединение гафния, азота и углерода, то полученный материал будет обладать невероятной теплопроводностью и сопротивляемостью к окислению, а также выдерживать нагрев до 4200 °С.

Московские материаловеды решили искусственно создать такое вещество с исключительной тугоплавкостью. Автор научной работы Дмитрий Московских поясняет, что новое вещество — насыщенный азотом карбид гафния удалось получить, применив самораспространяющийся высокотемпературный синтез.

Следующим шагом было сравнение двух тугоплавких материалов: нового и исходного. Оба вещества поместили в глубокий вакуум и одновременно нагрели их с помощью молибденовых электродов от аккумулятора. «Старый» материал стал плавиться, а новый остался твёрдым.

«Градусник» кончился

Разметка температурной шкалы закончилась на значении 4000°С, а нагрев продолжался, поэтому материаловеды не могут сказать точно, на сколько градусов выше была температура во время эксперимента.

Чтобы определить конкретную температуру, нужен точный пирометрический анализ. Необходимое оборудование есть в Объединённом институте высоких температур РАН, но из-за режима самоизоляции приступить к работе нельзя, хотя предварительная договорённость с коллегами уже достигнута.

Как только все ограничения снимут, новый материал испытают лазером и завершат описание теплофизических свойств. А далее карбонитрид гафния подвергнут опытам в гиперзвуковых условиях, чтобы оценить его абляцию — испарение внешних слоёв.

Практическое значение

Новый материал будет востребован в авиации, ракетно-космической отрасли и военной промышленности. Гиперзвуковые летательные аппараты проходят через земную атмосферу при температурах свыше 2000°С, и здесь как раз нужна тугоплавкая керамическая оболочка.

19
Для того, чтобы оценить статью Вам необходимо иметь на сайте проекта не менее 3 публикаций!

Автор публикации

не в сети 14 часов

Mironida

3 172
Комментарии: 229Публикации: 403Регистрация: 13-11-2019