Тугоплавкий материал: Создан самый тугоплавкий на сегодня материал

Создан самый тугоплавкий на сегодня материал

Российские исследователи создали материал, который имеет самую высокую температуру плавления среди всех известных на данный момент веществ. Новое соединение авторы планируют использовать в качестве конструкционного материала для ракетостроения. Исследование опубликовано в журнале Ceramics International.

Аэрокосмическая отрасль движется вперед, из-за чего требования к конструкционным материалам летательных аппаратов возрастают. Ракеты должны быть быстрыми, износостойкими, при этом стоимость их производства должна снижаться. В связи с этим исследователи со всего мира стараются разработать многоразовые ракеты-носители наподобие аппаратов SpaceX.

«На сегодня специалисты достигли значительных результатов в разработке такого рода аппаратов. Выяснено, например, что уменьшение радиуса скругления острых передних кромок крыльев до нескольких сантиметров повышает подъемную силу и маневренность, а также снижает аэродинамическое сопротивление. Но при выходе из атмосферы и повторном входе поверхность крыльев разогревается и их температура может повышаться до 4000 °С. Поэтому для таких аппаратов важно разрабатывать новые термостойкие материалы с высокой температурой плавления», — рассказывает один из авторов работы, директор научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Дмитрий Московских.

Теперь исследователи из Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН и НИТУ «МИСиС» представили материал, имеющий рекордно высокую температуру плавления и хорошие механические свойства. Для создания термостойкой керамики исследователи протестировали несколько составов карбонитрида гафния (HfC_xN_y), так как ранее другие ученые, используя метод молекулярной динамики, предсказали, что это соединение будет иметь высокую теплопроводность, устойчивость к окислению и самую высокую температуру плавления среди всех известных соединений — около 4200 °С.

Используя метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, исследователи НИТУ «МИСиС» смогли получить состав HfC_{0. 5}N_0.35. Это соединение очень близко к рассчитанному в теории составу, имеющему твердость в 21,3 ГПа, которая не уступает другим новым перспективным материалам, таким как ZrB₂/SiC (диборид циркония-карбид кремния) (20,9 ГПа) и HfB₂/SiC/TaSi₂ (диборид гафния-карбид кремния-диселенид тантала) (18,1 ГПа).

Такой керамический «сэндвич» исследователи подключали к мощному аккумулятору с помощью молибденовых электродов. Затем под высоким вакуумом ученые нагревали материал до температуры выше 4000 °С. Из-за разного сечения графитовой пластины исследователи смогли достичь предельной температуры только в самой узкой ее части. При одновременном нагреве карбонитрида и карбида гафния оказалось, что карбонитрид обладает более высокой температурой плавления, чем его конкурент.

Однако на сегодня точную температуру плавления нового материала выше 4000 °С определить не удалось из-за трудностей воссоздания таких температурных нагрузок в лабораторных условиях. В будущем исследователи планируют провести измерения температуры плавления методом высокотемпературной пирометрии при плавлении лазером или электрическим сопротивлением.

Материал с рекордными температурами плавления впервые в мире создали ученые ДВФУ

Контактный центр

RU EN

Версия для слабовидящих

1 июня 2018 — Наука и инновации

#Наука

Перспективный тугоплавкий материал с рекордными температурами плавления впервые в мире создан в Дальневосточном федеральном университете (ДВФУ). Чистый образец, полученный в экстремальных условиях синтеза смеси порошков карбида и нитрида гафния, имеет расчетную температуру плавления свыше 4200К. Новый материал может применяться в термоядерной энергетике, космическом, ракетном и авиационном производстве.

Успешную попытку получения этого материала методом импульсного плазменного спекания осуществили сотрудники лаборатории ядерных технологий Школы естественных наук (ШЕН) ДВФУ Алексей Завьялов и Евгений Папынов (также является старшим научным сотрудником Института химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, ИХ ДВО РАН).

Как отмечают исследователи, тугоплавкими называют материалы с температурой плавления выше 2000К. Создание новых устройств и аппаратов в передовых отраслях промышленности требует поиска новых, ультратугоплавких материалов.

На сегодняшний день рекорд в тугоплавкости держит карбид тантала-гафния Ta4HfC5 с температурой плавления 4200К. Материал, полученный коллективом ученых ДВФУ и ДВО РАН, имеет теоретически предсказанную температуру плавления на 200К выше рекордной.

«Мы уверены, что новый материал найдет широкое применение в передовых отраслях промышленности, — подчеркнул директор Академического департамента ядерных технологий ШЕН ДВФУ, профессор Иван Тананаев. — Сейчас перед нами стоит задача оптимизировать процесс и глубоко изучить пути твердофазных превращений, протекающих в ходе синтеза».

«Контуры современной мировой экономики складываются в формирование нового, шестого технологического уклада, — отметил проректор по научной работе ДВФУ Кирилл Голохваст. — В этом укладе ключевыми являются термоядерная энергетика, космическое, ракетное и авиационное производство. Прорывные технологии сегодня базируются на обладании ключевыми материалами, поэтому получение нового высокотемпературного функционального материала — большой успех ученых ДВФУ».

Отметим, Академический департамент ядерных технологий был открыт в Школе естественных наук ДВФУ в 2016 году.

Ученые работают над получением новых материалов для применения в сфере экологического мониторинга и безопасного обращения с радиоактивными отходами, радиохимии, биомедицины, авиакосмической и военной промышленности.

Дарья Фисун,
latypova.dd@dvfu.ru

22.11.2022

Чемпионат International Collegiate Programming Contest

23.11.2022

Старт студенческой стипендии Tele2 в ДВФУ

14 ноября

#Наука

Новые молодежные лаборатории в области новой медицины и энергетики открыли в ДВФУ

31 октября

#Наука

Синхротрон «РИФ» будет решать задачи науки, бизнеса и промышленности Дальнего Востока

25 октября

#Наука

Ученые ДВФУ создают мультибитную трехмерную магнитную память

13 Типы огнеупорных материалов и их применение

13 Типы огнеупорных материалов и их применение

---

---

7 Комментарии админ

просмотров сообщений: 30169

Огнеупорные материалы используются в различных областях народного хозяйства, таких как черная металлургия, цветной металл, стекло, цемент, керамика , нефтехимия, машиностроение, котельная, легкая промышленность, электроэнергетика, военная промышленность и т. д. , Это важный базовый материал для обеспечения производства и работы вышеупомянутых отраслей и развития технологий. В этой статье мы рассмотрим

типы огнеупорных материалов и их применение .

Типы огнеупорных материалов

Что такое огнеупорные материалы?

Огнеупорные материалы обычно относятся к неорганическим неметаллическим материалам со степенью огнеупорности 15800°C или выше. Огнеупорные материалы включают природные руды и различные продукты, изготовленные для определенных целей и требований с помощью определенных процессов, которые обладают определенными высокотемпературными механическими свойствами и хорошей объемной стабильностью. Они являются необходимыми материалами для различного высокотемпературного оборудования.

13 Типы огнеупорных материалов и их применение

1. Обожженные огнеупорные изделия

Обожженные огнеупорные изделия представляют собой огнеупорные материалы, полученные перемешиванием, формованием, сушкой и высокотемпературным обжигом гранулированного и порошкообразного огнеупорного сырья и связующих .

2. Необожженные огнеупорные изделия

Необожженные огнеупорные изделия представляют собой огнеупорные материалы, изготовленные из гранулированных порошкообразных огнеупорных материалов и подходящих связующих, но используемые непосредственно без обжига.

3. Специальные огнеупоры 

Специальные огнеупоры представляют собой вид огнеупорного материала с особыми свойствами, изготовленный из одного или нескольких оксидов с высокой температурой плавления, тугоплавких неоксидов и углерода.

4. M онолитовый огнеупорный (объемный огнеупор или огнеупорный бетон)

M онолитовый огнеупоры относятся к огнеупорным материалам с разумной градацией гранулированных, порошкообразных огнеупоров не обжигаются при высоких температурах, а используются непосредственно после смешивания, формования и обжаривания материала.

5. Функциональные огнеупорные материалы

Функциональные огнеупорные материалы представляют собой обожженные или необожженные огнеупорные материалы, которые смешиваются с гранулированным и порошкообразным огнеупорным сырьем и связующими для придания определенной формы и применения в плавке.

6. Глиняные кирпичи

Глиняные кирпичи представляют собой алюмосиликатные огнеупорные материалы, состоящие из муллита, стеклофазы и кристобалита с содержанием AL203 от 30% до 48%.

Применение глиняных кирпичей

Глиняные кирпичи являются широко используемым огнеупорным материалом. Они часто используются в каменных доменных печах, воздухонагревателях, стекловаренных печах, вращающихся печах и т. д. содержание более 48%, в основном состоит из корунда, муллита и стекла.

Заявки  Кирпич с высоким содержанием глинозема

В основном используется в металлургической промышленности для изготовления затвора и сопла доменной печи, воздухонагревательной печи, свода электропечи, стального барабана, разливочной системы и т. д.

8. Кремний Кирпичи

Содержание SiO2 в кремниевых кирпичах составляет более 93%, которые в основном состоят из фосфористого кварца, кристобалита, остаточного кварца и стекла.

Применение кремния Кирпичи

Кремниевый кирпич в основном используется для возведения перегородок камер коксования и сжигания коксовых печей, мартеновских теплоаккумулирующих камер, высокотемпературных несущих частей доменных печей и сводов других высокотемпературных печей.

9. Магниевые кирпичи

Типы огнеупорных материалов

Магниевые кирпичи представляют собой щелочные огнеупорные материалы, изготовленные из спеченного или плавленого оксида магния в качестве сырья, которые прессуются и спекаются.

Применение магниевых кирпичей

Магниевые кирпичи в основном используются в мартеновских печах, электрических печах и печах смешанного чугуна.

10. Корундовый кирпич

Корундовый кирпич относится к огнеупорам с содержанием глинозема ≥90% и корундом в качестве основной фазы.

Применение корундовых кирпичей

Корундовые кирпичи в основном используются в доменных печах, воздухонагревателях, рафинировании вне печи и скользящих насадках.

11. Набивной материал

Набивной материал представляет собой сыпучий материал, образованный методом сильной набивки, который состоит из огнеупорного материала определенного размера, связующего вещества и добавки.

Применение набивного материала 

Набивной материал в основном используется для общей футеровки различных промышленных печей, таких как днище мартеновской печи, днище электропечи, футеровка индукционных печей, футеровка ковшей, желоб и т. д.

12. Пластмассовые огнеупоры 

Пластмассовые огнеупоры представляют собой аморфные огнеупорные материалы, обладающие хорошей пластичностью в течение длительного периода времени. Он состоит из огнеупора определенной марки, связующего, пластификатора, воды и примеси.

Применение  Пластмассовый огнеупор

Может использоваться в различных нагревательных печах, печах для выдержки, печах отжига и агломерационных печах.

13. Литейный материал

Литейный материал представляет собой огнеупорный материал с хорошей текучестью, пригодный для литья под давлением. Это смесь заполнителя, порошка, цемента, примеси и так далее.

Применение  Литейный материал

Литейный материал в основном используется в различных промышленных печах. Это наиболее широко используемый монолитный огнеупорный материал .

Заключение 

Спасибо за прочтение нашей статьи и надеемся, что она вам понравилась. Если вы хотите узнать больше о типы огнеупорных материалов , тугоплавких металлов и их применения, вы можете посетить Advanced Refractory Metals для получения дополнительной информации. Мы обеспечиваем клиентов высококачественными тугоплавкими металлами по очень конкурентоспособной цене.

Похожие сообщения:

Как алюминиевый сплав защищает корабли от коррозии?

Применение и свойства карбида вольфрама

5 Использование титановых стержней, о которых вы могли не знать

Технология ковки титанового сплава

Типы огнеупорных материалов и их применение

Различные огнеупорные кирпичи разных размеров и форм теперь доступны для различных применений. Типичные огнеупорные материалы включают шамотные огнеупоры, высокоглиноземистые огнеупоры, силикатный кирпич, магнезитовые огнеупоры, хромитовые огнеупоры, циркониевые огнеупоры, изоляционные материалы и монолитные огнеупоры. В зависимости от температуры и условий эксплуатации в котлах, печах, печах и т. д. используются различные типы огнеупоров.

Огнеупоры шамотные
Огнеупоры шамотные в основном представляют собой гидратированные алюмосиликаты с содержанием 25–45 % Al2O3 и 50–80 % SiO2 и небольшим количеством других минералов. Поскольку шамотный кирпич относительно дешев, а его сырье широко распространено, он является наиболее распространенным типом огнеупорного кирпича и широко используется в большинстве печей, печей, регенераторов и т. д.

Силикатный кирпич
Силикатный кирпич является огнеупорным материалом содержащие не менее 93% SiO2. Сырье – качественные горные породы. Силикатный кирпич обладает отличной механической прочностью при температурах, приближающихся к их фактической температуре плавления. Такое поведение контрастирует с поведением многих других огнеупоров, например алюмосиликатных материалов, которые начинают плавиться и ползучести при температурах, значительно более низких, чем их точки плавления. Различные марки силикатного кирпича нашли широкое применение в стекольной и металлургической промышленности.

Высокоглиноземистые огнеупоры
Глиноземистые огнеупоры, содержащие более 45% глинозема, обычно называют материалами с высоким содержанием глинозема. Концентрация глинозема колеблется от 45 до 95%. Обычно применяемыми огнеупорами являются силлиманит (61%), муллит (70–85%) и корунд (99%). Огнеупорность высокоглиноземистых огнеупоров увеличивается с увеличением процентного содержания глинозема. Применение огнеупоров с высоким содержанием глинозема включает горн и шахту доменных печей, печей для обжига извести и керамики, цементных печей, стеклянных резервуаров и тиглей для плавки широкого спектра металлов.

Магнезитовые огнеупоры
Магнезитовые огнеупоры представляют собой химически основные материалы, содержащие не менее 85% оксида магния. Они сделаны из природного магнезита (MgCO3) и диоксида кремния (SiO2). Физические свойства этого класса кирпича, как правило, плохие, и их большая ценность заключается, прежде всего, в их стойкости к основным шлакам, особенно к шлакам, богатым известью и железом. Они составляют наиболее важную группу огнеупоров для основных процессов производства стали. В дополнение к металлургическим печам основной кирпич в настоящее время успешно используется в насадках для стекловарки, а также в печах для обжига извести и цемента.

Хромитовые огнеупоры
Хромомагнезитовый материал обычно содержит 15-35% Cr2O3 и 42-50% MgO, тогда как магнезито-хромитовые огнеупоры содержат не менее 60% MgO и 8-18% Cr2O3. Хромомагнезитовые огнеупоры используются для строительства критических путей высокотемпературных печей. Эти материалы устойчивы к агрессивным шлакам и газам и обладают высокой огнеупорностью. Магнезит-хромитовые изделия пригодны для эксплуатации при самых высоких температурах и в контакте с самыми основными шлаками, используемыми при выплавке стали.

Магнезит-хромит обычно имеет лучшую устойчивость к скалыванию, чем хромомагнезит.

Огнеупоры из диоксида циркония
Огнеупоры из диоксида циркония обладают очень высокой прочностью при комнатной температуре, которая сохраняется вплоть до температуры 15000°C. Установлено, что его теплопроводность намного ниже, чем у большинства других огнеупоров. Цирконий также плохо реагирует с жидкими металлами и расплавленными стеклами. Поэтому они полезны в качестве высокотемпературных конструкционных материалов для металлургических печей и стекловаренных печей.

Огнеупор монолитный
Монолитные огнеупоры, название, которое обычно дается всем неформованным огнеупорным изделиям, представляют собой материалы, установленные в виде некоторой формы суспензии, которые в конечном итоге затвердевают, образуя твердую массу. Монолитные огнеупоры намного быстрее заменяют огнеупоры обычного типа во многих областях применения, включая промышленные печи.