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既耐高溫又耐氧化的新型復(fù)合材料 有望用于航天火箭
2022年07月28日 09:38:27
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：4869
日前，俄羅斯國家研究型技術(shù)大學(xué)結(jié)構(gòu)陶瓷材料實驗室研究員德米特里·莫斯科夫斯基赫，通過在氮氣中燃燒鉿與碳的混合物來合成碳氮化鉿，并使用等離子體燒結(jié)來獲得塊狀材料，他發(fā)現(xiàn)這種基于碳氮化鉿的新型復(fù)合材料既耐高溫又耐氧化。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】在太空探索研究和實踐中，當(dāng)航天器穿過地球大氣層時，部分部件必須要承受2000℃以上的高溫負(fù)荷，因此，這些部件都需要使用由復(fù)合材料制成的隔熱涂層。通常來說，復(fù)合材料需要有很高的抗氧化性，而最常見的碳—碳復(fù)合材料無法在1600℃以上的溫度下使用，過高的溫度會使該材料的氧化變得無法控制，氧氣的主動供應(yīng)和氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物的形成會導(dǎo)致涂層完全燒毀。
美國布朗大學(xué)的科學(xué)家們此前預(yù)測，碳氮化鉿將具有高的導(dǎo)熱性和抗氧化性，而且在所有已知化合物中熔點最高(約4200攝氏度)，因此選擇了碳氮化鉿(Hf-C-N)。早在2020年，來自俄羅斯國立科技大學(xué)MISISIS的一組科學(xué)家得到了接近理論成分的碳氮化鉿，其硬度達(dá)到了21.3GPa，并且他們對該材料進(jìn)行測試，新材料的熔點在4000攝氏度以上，而目前在實驗室中無法準(zhǔn)確測定。
日前，俄羅斯國家研究型技術(shù)大學(xué)結(jié)構(gòu)陶瓷材料實驗室研究員德米特里·莫斯科夫斯基赫，通過在氮氣中燃燒鉿與碳的混合物來合成碳氮化鉿，并使用等離子體燒結(jié)來獲得塊狀材料，他發(fā)現(xiàn)這種基于碳氮化鉿的新型復(fù)合材料既耐高溫又耐氧化。該材料不僅在2000℃以上的溫度下具有很高的抗氧化性，而且還具有很高的機械和熱物理性能。碳化硅的添加提高了抗氧化性，并且?guī)缀跏姑芏冉档土艘话攵鴻C械性能卻沒有下降。
這種簡單、快速以及節(jié)能的方法，十分適用于工業(yè)生產(chǎn)。并且由新復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)段將在經(jīng)受最大熱負(fù)載的完全流動停滯點上提供高效的熱保護(hù)，還能夠用于制造航天火箭。在下一階段，科學(xué)家們打算研究出利用新型復(fù)合材料生產(chǎn)在高速氣流中運行的各種結(jié)構(gòu)的元件的技術(shù)。
(資料來源：科技日報)
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