Отримано новий матеріал, що має рекордну температуру точки плавлення вище 4 тисяч градусів Цельсія

Jun 11 7:00 2020 Друк цієї статті

5N0.35), параметри якого дуже близькі до теоретичних меж. Твердість цього матеріалу становить 21.3 ГПа і він може витримувати температури, що перевищують 4 тисяч градусів Цельсія. Зазначимо, що за всіма ключовими параметрами новий матеріал перевершує найближчих перспективних конкурентів, таких, як ZrB2/SiC (твердість 20.9 ГПа) і HfB2/SiC/TaSi2 (твердість 18.1 ГПа).

Результати теоретичних досліджень, проведених у свій час вченими з університету Брауна, США, показали, що карбонитрид гафнію повинен мати високу теплопровідність, стійкість до окислення, і найвищу температуру плавлення серед всіх відомих керамічних матеріалів, близько 4200 градусів за Цельсієм.

Вчені з НУСТ "Місіс", Україна, синтезували карбонитрид гафнію, обробляючи протягом 5 хвилин суміш порошку гафнію і вуглецю в кульової млині. Все це проводилося в середовищі азотної атмосфери, в якій згорали частинки утворився сполуки вуглецю та гафнію, карбіду гафнію. Одержаний в результаті порошок HfC0.5N0.35 мав консистенцію дрібної кухонної солі, а крок кристалічної решітки цього матеріалу склав 0.4606 нм.

Після цього отриманий порошок був проведений через процедуру спікання в печі при температурі 2 тисячі градусів Цельсія під тиском 50 МПа і після 10 хвилин такої обробки вчені отримали монолітний керамічний матеріал. Щільність цього матеріалу склала 98 відсотків від теоретичної, твердість за методом Віккерса - 21.3 ГПа і в'язкість руйнування - 4.7 МПа*м1/2.

Практично всі наведені тут величини, крім щільності, мають досить приблизне значення з-за того, що ці значення не можуть бути виміряні з достатньою точністю навіть в лабораторних умовах. Те ж саме стосується і температури плавлення матеріалу, яка перевищує 4 тисячі градусів, але незабаром вчені планують вимірити цю температуру за допомогою методу високотемпературної пірометрії і лазерного нагріву. Також вчені планують вивчити більш глибоко деякі механічні властивості карбонітріда гафнію, які мають дуже важливе значення для перспектив застосування цього матеріалу в аерокосмічній галузі.