Вторник, 19 марта 2024 года

Учёные из Новосибирска всего за несколько минут расплавили самый твёрдый материал в мире‍

Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера (ИЯФ) и Института химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) разработали новую технологию получения изделий из соединения гафния и углерода (карбида гафния) — материала с самой высокой температурой плавления, сообщает пресс-служба ИЯФ.

Этот материал имеет настолько высокую температуру плавления (почти 4 тысячи градусов), что сможет выдержать тепловые нагрузки, возникающие при движении гиперзвуковых летательных аппаратов в плотных слоях атмосферы.

«При классической технологии производства на получение карбида уходит несколько часов, в то время как предложенный учеными метод электронно-лучевой сварки позволяет получить тот же результат за несколько минут», — говорится в сообщении.

В основном карбид гафния, устойчивый к коррозии и тугоплавкий, используют при изготовлении оборудования для ядерных реакторов. Традиционный метод получения карбида гафния достаточно энергоемкий.

Отмечается, что температура плавления карбида гафния — 3953 градуса, а максимально возможная температура в печи — примерно 2500 градусов, то есть полностью расплавить карбид в печи невозможно.

Чтобы расплавить этот материал традиционным методом, сначала смешивают порошки углерода и гафния, которые затем спекают в печи при максимально возможной температуре 2500 градусов. Затем его размалывают как можно мельче, прессуют и спекают, как керамику, десятки часов, при максимально возможной температуре.

Такое производство требует много энергии, при этом сам материал получается пористым, что плохо сказывается на его свойствах. При этом сам материал получается пористым.

Но ученые из Новосибирска нашли более эффективный и дешевый способ его получения. Разработанная технология предусматривает три этапа.

Сначала порошки углерода и гафния прокручивают в специальной шаровой мельнице, затем полученную смесь мельчайших частиц просвечивают жестким рентгеновским излучением на ускорителе ВЭПП-3 в ИЯФ.

И только после этого смесь нагревается на установке для электронно-лучевой сварки, позволяющую нагреть материал до нужной температуры. При этом жидкий материал находится как бы «в кольце» порошка, который подсыпается, пока форма не будет отлита полностью.

«В противовес классическому многочасовому спеканию в печи новый метод позволяет получать готовые детали за несколько минут», — говорится в сообщении.

По словам Алексея Анчарова, старшего научного сотрудника ИХТТМ СО РАН, такой подход может применяться и для получения других материалов с подобными свойствами, карбидов и боридов тугоплавких металлов – тантала, вольфрама, молибдена, чтобы затем использовать их в ракетостроении и других областях.

«Карбид гафния с успехом может применяться в сфере ракетостроения, в качестве внешнего покрытия для теплозащитных оболочек возвращаемых космических аппаратов типа «Буран», — говорится в сообщении.

Также карбид гафния является идеальным материалом для катодов ускорителей — не только исследовательских, но и промышленных, которые применяются, например, для очистки выбросов электростанций и промышленных сточных вод, а также для электронно-лучевой стерилизации в медицине, фармакологии и пищевой промышленности.


Выбор редакции


Еда