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既耐高温又耐氧化的新型复合材料 有望用于航天火箭
2022年07月28日 09:38:27
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：4770
日前，俄罗斯国家研究型技术大学结构陶瓷材料实验室研究员德米特里·莫斯科夫斯基赫，通过在氮气中燃烧铪与碳的混合物来合成碳氮化铪，并使用等离子体烧结来获得块状材料，他发现这种基于碳氮化铪的新型复合材料既耐高温又耐氧化。
【化工仪器网 项目成果】在太空探索研究和实践中，当航天器穿过地球大气层时，部分部件必须要承受2000℃以上的高温负荷，因此，这些部件都需要使用由复合材料制成的隔热涂层。通常来说，复合材料需要有很高的抗氧化性，而最常见的碳—碳复合材料无法在1600℃以上的温度下使用，过高的温度会使该材料的氧化变得无法控制，氧气的主动供应和气态反应产物的形成会导致涂层完全烧毁。
美国布朗大学的科学家们此前预测，碳氮化铪将具有高的导热性和抗氧化性，而且在所有已知化合物中熔点最高(约4200摄氏度)，因此选择了碳氮化铪(Hf-C-N)。早在2020年，来自俄罗斯国立科技大学MISISIS的一组科学家得到了接近理论成分的碳氮化铪，其硬度达到了21.3GPa，并且他们对该材料进行测试，新材料的熔点在4000摄氏度以上，而目前在实验室中无法准确测定。
日前，俄罗斯国家研究型技术大学结构陶瓷材料实验室研究员德米特里·莫斯科夫斯基赫，通过在氮气中燃烧铪与碳的混合物来合成碳氮化铪，并使用等离子体烧结来获得块状材料，他发现这种基于碳氮化铪的新型复合材料既耐高温又耐氧化。该材料不仅在2000℃以上的温度下具有很高的抗氧化性，而且还具有很高的机械和热物理性能。碳化硅的添加提高了抗氧化性，并且几乎使密度降低了一半而机械性能却没有下降。
这种简单、快速以及节能的方法，十分适用于工业生产。并且由新复合材料制成的结构段将在经受最大热负载的完全流动停滞点上提供高效的热保护，还能够用于制造航天火箭。在下一阶段，科学家们打算研究出利用新型复合材料生产在高速气流中运行的各种结构的元件的技术。
(资料来源：科技日报)
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