В ходе реализации проекта «Синтез и искровое плазменное спекание сверхвысокотемпературной керамики для аэрокосмической промышленности» удалось получить соединение HfC0.5N0.35 (карбонитрид гафния). Предполагается, что температура его плавления составит свыше 4200 °C, однако более точный показатель установить не удалось, так как имитировать такие температурные нагрузки в лабораторных условиях очень сложно. Но, то, что она выше, чем у какого-либо другого материала, удалось установить точно, поскольку предыдущий «рекордсмен», подвергнутый температурному воздействию вместе с ним, расплавился.
Ученые уверены, что материал будет востребован в аэрокосмической отрасли, для создания наиболее теплонагруженных элементов летательных аппаратов — головных обтекателей, передних кромок крыльев и воздушно-реактивных двигателей. Предполагается, что он может быть как добавкой для получения улучшенных композиционных материалов, так и покрытием.
Через трения к звездам
Открытие, как признаются авторы, было «предсказано» еще в 2015 году. Тогда, используя современную компьютерную технику для моделирования физических процессов на атомном уровне, исследователи из Университета Брауна (США) заявили, что самую высокую температуру плавления будет иметь материал, изготовленный из гафния, углерода и азота (Hf-C-N). И рассчитали, что она составит более 4200 °C. «Преимущество вычислительного подхода в том, что мы можем дешево попробовать множество различных комбинаций и найти те, с которыми стоит поэкспериментировать в лаборатории», — пояснил тогда доцент кафедры инженерии американского вуза Аксель ван де Валле.
Попробовать решили в России. Взяв за основу эту тройную систему, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) отечественные исследователи получили своего «рекордсмена». В ходе проекта ученые сравнили плавкость исходного карбида гафния (температура плавления — 3990 °C) и полученного карбонитрида гафния. В глубоком вакууме был проведен их одновременный нагрев. В результате карбид оплавился, а карбонитрид остался неизменным.
Заявка на получение патента РФ уже отправлена, сообщил «Эксперту» директор Научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСиС Дмитрий Московских. По его словам, реализация проекта — их собственная инициатива, а финансирует его Российский научный фонд. Сфера применения материала понятна из названия проекта — аэрокосмическая.
