Отчет о научно-исследовательской работе по теме «Синтез и искровое плазменное спекание сверхвысокотемпературной керамики для аэрокосмической промышленности» (промежуточный, 2 этап)

Одним из стратегических направлений развития космической деятельности России до 2030 года является создание многоразовой ракетно-космической системы, направленной на освоение космического пространства. Но для свершения прорыва в пилотируемой космонавтике многоразового пользования необходимо разработать конструкционные материалы нового поколения, способные обеспечить эффективную защиту наиболее уязвимых узлов летательных аппаратов: носовых обтекателей, острых кромок крыльев, реактивных двигателей, лопаток турбин, в условиях сверхвысоких температур (> 2000 °С) при аэродинамическом нагреве высокоскоростными потоками воздуха. Перспективными материалами для эксплуатации в столь экстремальных условиях являются карбиды и нитриды переходных металлов IVB и VB групп. Для них характерны самые высокие температуры плавления, высокие значения твердости, высокая теплопроводность и электропроводность, термическая и химическая стабильность. Кроме того, при взаимодействии друг с другом они могут образовывать твёрдые растворы более высокими свойствами, чем у бинарных соединений. Например, согласно расчётам Qi-Jun Hong и Axel van de Walle, внедрение азота в решётку Hf-Ta-C будет способствовать улучшению механических и теплофизических свойств. Однако, согласно анализу литературных данных, данное предположение экспериментально не подтверждено. В связи с этим второй этап выполнения проекта посвящён синтезу и консолидации керамических материалов в системе Hf-Ta-C-N, а также исследованию механических свойств, окислительной и абляционной стойкости.