В России создали новый защитный композит для космоса и авиации
Новый тугоплавкий композит для аэрокосмических применений получили ученые НИТУ «МИСиС». По словам создателей, им удалось одновременно повысить температуру плавления, теплопроводность и окислительную стойкость, а также снизить плотность материала и энергозатраты при производстве. Результаты опубликованы в журнале Ceramics International (https://doi.org/10.1016/j.
В ракетно-космической технике при прохождении сквозь атмосферу Земли некоторые узлы должны выдерживать интенсивные нагрузки при температурах выше 2000 °С. Для этих деталей, по словам ученых, применяют теплозащитные покрытия из композитных материалов.
Однако в таких условиях необходимо, чтобы материалы также могли противостоять интенсивному окислению. Поэтому наиболее распространенные углерод-углеродные композиты не используют при температуре больше 1600 °С, выше которой окисление становится неконтролируемым — активное поступление кислорода и образование газообразных продуктов реакции приводит к полному выгоранию покрытия.
Группа учёных лаборатории «Конструкционные керамические материалы» Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» в составе Вероники Суворовой, Андрея Непапушева и Дмитрия Московских разработала новый композиционный материал на основе карбонитрида гафния, устойчивый как к высокой температуре, так и к окислению.
«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», — рассказал руководитель лаборатории Дмитрий Московских.
По его словам, материал может применяться при изготовлении ответственных узлов ракетно-космической и другой перспективной техники. Сегменты конструкций, выполненные из нового композита, обеспечат эффективную теплозащиту в точках полного торможения потока, испытывающих наибольшую тепловую нагрузку, объяснили создатели.
Карбонитрид гафния, как сообщили ученые, синтезировался за счет горения смеси гафния с углеродом в атмосфере азота, а для получения объёмного материала применялось искровое плазменное спекание. По словам ученых, это простой, быстрый и энергоэффективный подход, пригодный для промышленного производства.
Исследование проведено в рамках гранта РНФ №19-79-10280. На следующем этапе ученые намерены отработать технологию изготовления из нового композита элементов различных конструкций, эксплуатируемых в высокоскоростных газовых потоках.
НИТУ «МИСиС» – динамично развивающийся научно-образовательный центр мирового уровня. В основе целевой модели вуза – стремление внести максимальный вклад в экономику России за счет повышения интенсивности исследовательской деятельности.
Университет входит в топ-500 лучших вузов мира по версии QS WUR и в группу 151+ предметного рейтинга QS Materials Science, являясь лидером в области материаловедения среди российских вузов.
В университете действует более 40 научно-исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. В основе образовательной модели вуза лежит интеграция образования и науки. НИТУ «МИСиС» сотрудничает более чем с 1600 крупнейшими компаниями России и мира. Благодаря комплексной программе профессиональной навигации средний балл ЕГЭ поступающих в университет вырос с 67,3 в 2012 году до 88,8 баллов в 2021 году.
В состав НИТУ «МИСиС» входит 10 институтов и 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В университете около 22 000 обучающихся, 25% студентов – граждане из 84 стран мира.
|
|
|
||
|
|