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既耐高溫又耐氧化的新型復合材料 有望用于航天火箭
2022年07月28日 09:38:27
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：4842
日前，俄羅斯國家研究型技術大學結構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來獲得塊狀材料，他發現這種基于碳氮化鉿的新型復合材料既耐高溫又耐氧化。
【化工儀器網 項目成果】在太空探索研究和實踐中，當航天器穿過地球大氣層時，部分部件必須要承受2000℃以上的高溫負荷，因此，這些部件都需要使用由復合材料制成的隔熱涂層。通常來說，復合材料需要有很高的抗氧化性，而最常見的碳—碳復合材料無法在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，氧氣的主動供應和氣態反應產物的形成會導致涂層完全燒毀。
美國布朗大學的科學家們此前預測，碳氮化鉿將具有高的導熱性和抗氧化性，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MISISIS的一組科學家得到了接近理論成分的碳氮化鉿，其硬度達到了21.3GPa，并且他們對該材料進行測試，新材料的熔點在4000攝氏度以上，而目前在實驗室中無法準確測定。
日前，俄羅斯國家研究型技術大學結構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來獲得塊狀材料，他發現這種基于碳氮化鉿的新型復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，并且幾乎使密度降低了一半而機械性能卻沒有下降。
這種簡單、快速以及節能的方法，十分適用于工業生產。并且由新復合材料制成的結構段將在經受最大熱負載的完全流動停滯點上提供高效的熱保護，還能夠用于制造航天火箭。在下一階段，科學家們打算研究出利用新型復合材料生產在高速氣流中運行的各種結構的元件的技術。
(資料來源：科技日報)
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