Идеальная броня для ядерных двигателей готова. Инженеры взломали структуру самой непокорной керамики в мире
NewsMakerГиперзвуковые ракеты больше не боятся адского трения.
Китайские исследователи предложили новый способ делать керамику , выдерживающую температуры и нагрузки, при которых обычные материалы быстро теряют прочность. Речь идёт о сверхвысокотемпературной керамике на основе карбида циркония - одном из главных кандидатов для гиперзвуковой техники , перспективных ядерных установок и двигательных систем, работающих в особенно жёстких условиях. Главная проблема в следующем: карбид циркония плавится при очень высокой температуре и хорошо сохраняет стабильность в твёрдом состоянии, но плохо спекается и остаётся хрупким, поэтому путь к широкому применению до сих пор выглядел довольно сложным.
Спекание, если говорить простыми словами, позволяет превратить порошок в плотное твёрдое тело без полного расплавления. Для карбида циркония такой этап особенно неудобен, потому что материал требует очень высоких температур обработки. За последние годы разные подходы помогали улучшить отдельные свойства, но почти всегда приходилось чем-то жертвовать: где-то росла плотность, но падала стойкость к разрушению, где-то удавалось повысить прочность, но сохранялась ломкость.
Группа из Харбинского университета решила обойти прежние ограничения за счёт двухступенчатой схемы с реактивным искровым плазменным спеканием прямо в процессе синтеза. В качестве исходных компонентов команда использовала карбид циркония ZrC, дисилицид титана TiSi2 и карбид бора B4C.
Задача состояла в том, чтобы одновременно улучшить уплотнение материала и повысить сопротивление трещинам, а не вытягивать один параметр за счёт другого. То есть разделить химические превращения и последующую диффузию по двум температурным этапам. На первой ступени смесь выдерживали при 1600 градусах Цельсия в течение 3 минут. При такой температуре TiSi2 преимущественно реагировал с B4C, образуя диборид титана TiB2 и карбид кремния SiC. Затем температуру поднимали до 1800 градусов Цельсия. Такое разделение позволило сначала провести основные реакции, а затем уже перейти к стадии, где решающую роль играет перенос вещества внутри материала.
Китайские исследователи предложили новый способ делать керамику , выдерживающую температуры и нагрузки, при которых обычные материалы быстро теряют прочность. Речь идёт о сверхвысокотемпературной керамике на основе карбида циркония - одном из главных кандидатов для гиперзвуковой техники , перспективных ядерных установок и двигательных систем, работающих в особенно жёстких условиях. Главная проблема в следующем: карбид циркония плавится при очень высокой температуре и хорошо сохраняет стабильность в твёрдом состоянии, но плохо спекается и остаётся хрупким, поэтому путь к широкому применению до сих пор выглядел довольно сложным.
Спекание, если говорить простыми словами, позволяет превратить порошок в плотное твёрдое тело без полного расплавления. Для карбида циркония такой этап особенно неудобен, потому что материал требует очень высоких температур обработки. За последние годы разные подходы помогали улучшить отдельные свойства, но почти всегда приходилось чем-то жертвовать: где-то росла плотность, но падала стойкость к разрушению, где-то удавалось повысить прочность, но сохранялась ломкость.
Группа из Харбинского университета решила обойти прежние ограничения за счёт двухступенчатой схемы с реактивным искровым плазменным спеканием прямо в процессе синтеза. В качестве исходных компонентов команда использовала карбид циркония ZrC, дисилицид титана TiSi2 и карбид бора B4C.
Задача состояла в том, чтобы одновременно улучшить уплотнение материала и повысить сопротивление трещинам, а не вытягивать один параметр за счёт другого. То есть разделить химические превращения и последующую диффузию по двум температурным этапам. На первой ступени смесь выдерживали при 1600 градусах Цельсия в течение 3 минут. При такой температуре TiSi2 преимущественно реагировал с B4C, образуя диборид титана TiB2 и карбид кремния SiC. Затем температуру поднимали до 1800 градусов Цельсия. Такое разделение позволило сначала провести основные реакции, а затем уже перейти к стадии, где решающую роль играет перенос вещества внутри материала.