新型航天復(fù)合材料耐高溫又耐氧化

俄羅斯科研人員基于碳氮化鉿，開(kāi)發(fā)出一種用于航空航天領(lǐng)域的新型耐火復(fù)合材料。同時(shí)，碳化硅的添加提高了復(fù)合材料的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性和抗氧化性，降低了材料的密度和生產(chǎn)中的能源成本。相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表在《國(guó)際陶瓷》上。

在太空探索研究和實(shí)踐中，當(dāng)航天器穿過(guò)地球大氣層時(shí)，某些部件必須承受2 000 ℃以上的高溫負(fù)荷。為此，這些部件使用了由復(fù)合材料制成的隔熱涂層。通常復(fù)合材料需要有很高的抗氧化性，而最常見(jiàn)的碳-碳復(fù)合材料無(wú)法在1 600 ℃以上的溫度下使用，高于該溫度時(shí)這種材料的氧化會(huì)變得無(wú)法控制，氧氣的主動(dòng)供應(yīng)和氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物的形成會(huì)導(dǎo)致涂層完全燒毀。

俄羅斯國(guó)家研究型技術(shù)大學(xué)結(jié)構(gòu)陶瓷材料實(shí)驗(yàn)室研究員德米特里·莫斯科夫斯基赫表示，研究發(fā)現(xiàn)基于碳氮化鉿的新型復(fù)合材料既耐高溫又耐氧化。通過(guò)在氮?dú)庵腥紵x與碳的混合物來(lái)合成碳氮化鉿，并使用等離子體燒結(jié)來(lái)獲得塊狀材料。這是一種簡(jiǎn)單、快速和節(jié)能的方法，適用于工業(yè)生產(chǎn)。該材料不僅在2 000 ℃以上的溫度下具有很高的抗氧化性，而且還具有很高的機(jī)械和熱物理性能。他稱，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(jī)械性能卻沒(méi)有下降。

莫斯科夫斯基赫說(shuō)，這種材料可用于制造航天火箭。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(dòng)停滯點(diǎn)上提供高效的熱保護(hù)。未來(lái)，研究人員打算開(kāi)發(fā)利用新型復(fù)合材料生產(chǎn)在高速氣流中運(yùn)行的各種結(jié)構(gòu)元件的技術(shù)。