В Новосибирске создали технологию быстрого получения самого тугоплавкого материала в мире: карбид гафния применяется для изготовления оборудования ядерных реакторов

Ученые Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) разработали технологию быстрого получения самого тугоплавкого из известных материалов — карбида гафния — и деталей из него за несколько минут, тогда как до сих пор для этого требовались часы. Как сообщила пресс-служба Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН, для получения материала, который плавится при температуре свыше 3900 градусов Цельсия и применяется в ядерной отрасли, использован метод электронно-лучевой сварки и послойное нанесение. Об этом информирует ТАСС.

 «Ученые ИЯФ и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН получили карбид гафния с температурой плавления 3953 градуса Цельсия с помощью электронно-лучевой сварки. Технология заключается в измельчении гафния и углерода, формировании композита и нагревании направленным пучком электронов. Сырье добавляется послойно, как при печати на 3D-принтере. Новый метод позволяет получать готовые детали за несколько минут, тогда как при классическом способе уходит несколько часов», — говорится в сообщении.

Ученые удалось решить самую главную проблему – в чем плавить самый тугоплавкий материал. Температура плавления карбида гафния превышает 3,9 тыс. градусов, тогда как печи дают максимальную температуру в 2,5 тыс. градусов по Цельсию. Именно поэтому существующая технология весьма энергозатратна и длительна.

Новосибирские ученые решили эту проблему. Гафний и углерод измельчают, порошки смешивают в шаровой мельнице, в итоге получается порошок из микроскопических частиц, в котором чередуются слои углерода и гафния — механокомпозит. Плавится порошок под воздействием направленного пучка электронов на установке для электронно-лучевой сварки. Карбид плавится сам в себе: жидкий материал находится внутри порошкообразного.

Новая технология делает производство менее энергозатратным и повышает качество материала — при традиционном способе он получается пористым.

Сейчас карбид гафния применяется для изготовления оборудования ядерных реакторов.

«Материал с успехом может применяться в сфере ракетостроения, в качестве внешнего покрытия для теплозащитных оболочек возвращаемых космических аппаратов типа «Буран». При помощи послойного нанесения возможно создавать композиционные покрытия с градиентом теплопроводности: первый слой должен выдерживать высокие температуры, второй и последующие — плавно распределять тепло и изолировать от него внутреннею часть аппарата», — отмечается в сообщении.

Также разработчики считают, что технология позволит сделать более доступным производство соединений на основе других тугоплавких металлов — тантала, вольфрама, молибдена.